Is cóimhiotal ard-eantrópachta ciúbach aghaidh-lárnach (fcc) dea-staidéar é CoCrFeNi le insínteacht den scoth ach neart teoranta.Tá fócas an staidéir seo ar fheabhas a chur ar chothromaíocht neart agus insínteacht HEAnna den sórt sin trí mhéideanna éagsúla SiC a chur leis ag baint úsáide as an modh leá stua.Tá sé cruthaithe go bhfuil láithreacht cróimiam sa bhun-HEA ina chúis le dianscaoileadh SiC le linn leá.Mar sin, mar thoradh ar idirghníomhú saorcharbóin le cróimiam cruthaítear cairbídí cróimiam in situ, agus fanann sileacain saor in aisce i dtuaslagán sa bhun-HEA agus/nó idirghníomhaíonn sé leis na heilimintí a chomhdhéanann an bonn HEA chun silicídí a fhoirmiú.De réir mar a mhéadaíonn an t-ábhar SiC, athraíonn an chéim micreastruchtúr sa seicheamh seo a leanas: fcc → fcc + eutectic → fcc + calóga chomhdhúile cróimiam → fcc + calóga chomhdhúile cróimiam + silicíd → fcc + calóga chomhdhúile cróimiam + silicíd + liathróidí graifíte / calóga graifíte.Léiríonn na cumaisc a eascraíonn as raon an-leathan airíonna meicniúla (neart toraidh ó 277 MPa ag fadú níos mó ná 60% go 2522 MPa ag fadú 6%) i gcomparáid le cóimhiotail thraidisiúnta agus cóimhiotail ard eantrópachta.Léiríonn cuid de na comhdhúile ard-eantrópachta a forbraíodh meascán den scoth d'airíonna meicniúla (neart toraidh 1200 MPa, fadú 37%) agus áitíonn siad réigiúin nach bhféadfaí a bhaint amach roimhe seo ar an léaráid táirgeacht strus-mhéadaithe.Chomh maith le fadú suntasach, tá cruas agus neart toraidh na gcomhchodanna HEA sa raon céanna le spéaclaí miotalacha mórchóir.Dá bhrí sin, creidtear gur féidir le forbairt comhdhúile ard-eantrópachta cabhrú le meascán den scoth d'airíonna meicniúla a bhaint amach d'iarratais struchtúracha chun cinn.
Is coincheap nua geallta i miotalóireacht1,2 é forbairt cóimhiotail ard eantrópachta.Tá sé léirithe ag cóimhiotail ard-eantrópachta (HEA) i roinnt cásanna meascán den scoth d'airíonna fisiceacha agus meicniúla, lena n-áirítear cobhsaíocht teirmeach ard3,4 fadú superplastic5,6 friotaíocht tuirse7,8 friotaíocht creimeadh9,10,11, friotaíocht caitheamh den scoth12,13,14 ,15 agus airíonna tribological15 ,16,17 fiú ag teochtaí arda18,19,20,21,22 agus airíonna meicniúla ag teochtaí ísle23,24,25.Is gnách go gcuirtear an teaglaim den scoth d’airíonna meicniúla san ÚAO i leith ceithre phríomhthionchar, is iad sin eantrópachta cumraíochta ard26, saobhadh laitíse láidir27, idirleathadh mall28 agus éifeacht mhanglaim29.De ghnáth aicmítear ÚAOanna mar chineálacha FCC, BCC agus HCP.Is gnách go mbíonn gnéithe trasdula mar Co, Cr, Fe, Ni agus Mn ag FCC ÚAO agus taispeánann sé insínteacht den scoth (fiú ag teocht íseal25) ach neart íseal.De ghnáth bíonn BCC HEA comhdhéanta d’eilimintí ard-dlúis cosúil le W, Mo, Nb, Ta, Ti agus V agus tá neart an-ard ach íseal-insínteacht agus neart sonrach íseal30.
Rinneadh imscrúdú ar mhodhnú microstructural HEA bunaithe ar mheaisínithe, próiseáil teirmeachóip agus cur leis na heilimintí chun an meascán is fearr d'airíonna meicniúla a fháil.CoCrFeMnNi FCC HEA faoi réir dífhoirmiúchán plaisteach mór ag torsion ard-bhrú, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú suntasach ar chruas (520 HV) agus neart (1950 MPa), ach le forbairt microstructure nanocrystalline (~ 50 nm) déanann an cóimhiotail brittle31. .Fuarthas amach go dtugann ionchorprú insínteacht nasctha (TWIP) agus plaisteacht spreagtha claochlaithe (TRIP) isteach i CoCrFeMnNi HEAnna hardenability dea-oibre as a dtagann ard-insínteacht teanntachta, cé gur ar chostas na luachanna neart teanntachta iarbhír.Thíos (1124 MPa) 32. Tháinig méadú ar neart mar thoradh ar fhoirmiú microstructure cisealta (comhdhéanta de shraith tanaí deformed agus croí neamhdeformed) san HEA CoCrFeMnNi ag baint úsáide as peening lámhaigh, ach bhí an feabhas seo teoranta do thart ar 700 MPa33.Agus ábhair á lorg leis an meascán is fearr de neart agus insínteacht, rinneadh imscrúdú freisin ar fhorbairt HEAnna ilphase agus HEAnna eutectic ag baint úsáide as breisithe d’eilimintí neamh-iseatómacha34,35,36,37,38,39,40,41.Go deimhin, fuarthas amach go bhféadfadh meascán réasúnta níos fearr de neart agus insínteacht35,38,42,43 a bheith mar thoradh ar dháileadh níos míne de chéimeanna crua agus boga i gcóimhiotail ard-eantrópachta eutectic.
Is cóimhiotal ard-eantrópachta FCC aonchéime a ndéantar staidéar forleathan air é córas CoCrFeNi.Léiríonn an córas seo airíonna cruaithe oibre tapaidh44 agus insínteacht den scoth45,46 ag teochtaí ísle agus arda araon.Tá iarrachtaí éagsúla déanta chun a neart réasúnta íseal (~300 MPa)47,48 a fheabhsú lena n-áirítear coigeartú gránach25, micreastruchtúr ilchineálach49, deascadh50,51,52 agus plaisteacht de bharr claochlaithe (TRIP)53.Méadaítear an neart ó thart ar 300 MPa47.48 go 1.2 GPa25, ach laghdaítear an caillteanas insínteachta ó níos mó ná 60% go 12.6%.Mar thoradh ar Al a chur leis an ÚAO de CoCrFeNi cruthaíodh micreastruchtúr ilchineálach, rud a mhéadaigh a neart toraidh go 786 MPa agus a fhadú coibhneasta go dtí thart ar 22%49.CoCrFeNi Cuireadh an ÚAO le Ti agus Al chun deascáin a fhoirmiú, rud a neartaíonn deascadh, ag méadú a neart toraidh go 645 MPa agus fadú go 39%51.Mhéadaigh an mheicníocht TRIP (claochlú martensitic ciúbach aghaidh-lárnach → heicsahedral) agus nascadh neart teanntachta CoCrFeNi HEA go 841 MPa agus fadú ag an sos go 76%53.
Rinneadh iarrachtaí freisin treisiú criadóireachta a chur le maitrís ciúbach aghaidhlárnach an HEA chun comhchodanna ard-eantrópachta a fhorbairt a fhéadfaidh meascán níos fearr de neart agus de shínteacht a thaispeáint.Próiseáladh comhdhúile a bhfuil ard eantrópachta acu trí leá stua bhfolús44, cóimhiotalú meicniúil45,46,47,48,52,53, shintéiriú plasma spréach46,51,52, folúsbhrú te45, brú isostatach te47,48 agus forbairt próisis déantúsaíochta breiseáin43, 50.Baineadh úsáid as carbides, ocsaídí agus nítrídí ar nós WC44, 45, 46, Al2O347, SiC48, TiC43, 49, TiN50 agus Y2O351 mar athneartú ceirmeach i bhforbairt comhpháirteanna HEA.Tá tábhacht ar leith ag baint le roghnú na maitrís HEA ceart agus criadóireacht nuair atá ilchodach HEA láidir agus marthanach á dhearadh agus á fhorbairt.Sa saothar seo, roghnaíodh CoCrFeNi mar ábhar maitrís.Cuireadh méideanna éagsúla SiC leis an HEA CoCrFeNi agus rinneadh staidéar ar a n-éifeacht ar mhicreastruchtúr, ar chomhdhéanamh céime, agus ar airíonna meicniúla.
Baineadh úsáid as miotail ard-íonachta Co, Cr, Fe, agus Ni (99.95 wt %) agus púdar SiC (íonachta 99%, méid -400 mogalra) i bhfoirm cáithníní bunrang mar amhábhair chun comhdhúile HEA a chruthú.Cuireadh comhdhéanamh iseatómach an HEA CoCrFeNi ar dtús i múnla copair leathsféarúil a bhí fuaraithe le huisce, agus ansin aslonnaíodh an seomra go 3·10-5 mbar.Tugtar isteach gás argón ard íonachta chun an fholús a theastaíonn le haghaidh leá stua le leictreoidí tungstain neamh-inchaite a bhaint amach.Déantar na dtinní dá bharr a inbhéartú agus a leá cúig huaire chun aonchineálacht mhaith a chinntiú.Ullmhaíodh comhchodanna ard-eantrópachta de chomhdhéanaimh éagsúla trí mhéid áirithe SiC a chur leis na cnaipí cothromaithe CoCrFeNi mar thoradh air, a ath-aonchineálaíodh trí inbhéartú cúig huaire agus athmhéadú i ngach cás.Gearradh an cnaipe múnlaithe ón gcomhchodach mar thoradh air ag baint úsáide as EDM le haghaidh tuilleadh tástála agus tréithrithe.Ullmhaíodh samplaí le haghaidh staidéir mhicristruchtúir de réir modhanna caighdeánacha miotalóireachta.Ar dtús, scrúdaíodh na samplaí ag baint úsáide as micreascóp solais (Leica Microscope DM6M) leis na bogearraí Leica Image Analysis (LAS Phase Expert) le haghaidh anailíse céime cainníochtúil.Roghnaíodh trí íomhá a tógadh i réimsí éagsúla le réimse iomlán de thart ar 27,000 µm2 le haghaidh anailíse céime.Rinneadh tuilleadh staidéir mhionsonraithe micreastruchtúir, lena n-áirítear anailís ar chomhdhéanamh ceimiceach agus anailís ar dháileadh eiliminte, ar mhicreascóp leictreon scanadh (JEOL JSM-6490LA) atá feistithe le córas anailíse speictreascópacht scaipthe fuinnimh (EDS).Rinneadh tréithriú struchtúr criostail an chomhdhéanta HEA trí úsáid a bhaint as córas díraonta X-gha (aistriú céime Bruker D2) ag baint úsáide as foinse CuKα le méid céim de 0.04 °.Rinneadh staidéar ar éifeacht na n-athruithe microstructural ar airíonna meicniúla na gcomhchodanna HEA ag baint úsáide as tástálacha microhardness Vickers agus tástálacha comhbhrú.Don tástáil cruas, feidhmítear ualach 500 N ar feadh 15 s ag baint úsáide as ar a laghad 10 eangú in aghaidh an eiseamail.Rinneadh tástálacha comhbhrú ar chomhchodanna HEA ag teocht an tseomra ar eiseamail dhronuilleogacha (7 mm × 3 mm × 3 mm) ar mheaisín tástála uilíoch Shimadzu 50KN (UTM) ag ráta brú tosaigh 0.001/s.
Ullmhaíodh comhdhúile eantrópachta ard, dá ngairtear samplaí S-1 go S-6 anseo feasta, trí 3%, 6%, 9%, 12%, 15%, agus 17% SiC (go léir de réir meáchain%) a chur le maitrís CoCrFeNi .faoi seach.Tagraítear anseo feasta don sampla tagartha nár cuireadh aon SIC leis mar shampla S-0.Taispeántar micreagraif optúla de na cumaisc HEA forbartha i bhFíoracha.1, más rud é, mar gheall ar bhreiseáin éagsúla a chur leis, rinneadh microstructure aon-chéim an HEA CoCrFeNi a chlaochlú i micreastruchtúr comhdhéanta de go leor céimeanna le moirfeolaíocht, méideanna agus dáileadh éagsúla.An méid SiC sa chomhdhéanamh.Cinneadh méid gach céime ó anailís íomhá ag baint úsáide as bogearraí LAS Phase Expert.Léiríonn an t-ionad i bhFíor 1 (ar dheis uachtarach) achar samplach don anailís seo, chomh maith leis an gcodán achair do gach comhpháirt céime.
Micreagraif optúla de na comhdhúile ard-eantrópachta forbartha: (a) C-1, (b) C-2, (c) C-3, (d) C-4, (e) C-5 agus (f) C- 6.Taispeánann an inset sampla de thorthaí anailíse céime íomhá bunaithe ar chodarsnacht ag baint úsáide as bogearraí LAS Phase Expert.
Mar a thaispeántar i bhfíor.1a, microstructure eutectic a foirmíodh idir méideanna maitrís an chomhchodach C-1, áit a meastar méid na gcéimeanna maitrís agus eutectica mar 87.9 ± 0.47% agus 12.1% ± 0.51%, faoi seach.Sa ilchodach (C-2) a thaispeántar i bhFíor 1b, níl aon chomharthaí ann d'imoibriú eutectic le linn soladú, agus breathnaítear microstructure go hiomlán difriúil ó struchtúr C-1 ilchodach.Tá microstructure an chomhchodach C-2 sách fíneáil agus tá sé comhdhéanta de phlátaí tanaí (carbides) a dháileadh go haonfhoirmeach sa chéim maitrís (fcc).Meastar go bhfuil codáin toirte na maitrís agus an chomhdhúile ag 72 ± 1.69% agus 28 ± 1.69%, faoi seach.Chomh maith leis an maitrís agus chomhdhúile, fuarthas céim nua (sileaicíd) sa chomhchodach C-3, mar a thaispeántar i bhFíor 1c, áit a bhfuil codáin toirte den sórt sin silicíde, chomhdhúile, agus céimeanna maitrís measta ag thart ar 26.5% ± 0.41%, 25.9 ± 0.53, agus 47.6 ± 0.34, faoi seach.Breathnaíodh céim nua eile (graifít) freisin i micreastruchtúr an chomhdhéanta C-4;aithníodh ceithre chéim san iomlán.Tá cruth cruinne ar leith ag an gcéim graifíte le codarsnacht dorcha in íomhánna optúla agus níl sé i láthair ach i méideanna beaga (níl an codán toirte measta ach thart ar 0.6 ± 0.30%).I gcomhchodanna C-5 agus C-6, níor aithníodh ach trí chéim, agus tá an chéim graifíte codarsnachta dorcha sna comhdhúile seo le feiceáil i bhfoirm calóga.I gcomparáid leis na calóga graifíte i Ilchodach S-5, tá na calóga graifíte i Ilchodach S-6 níos leithne, níos giorra, agus níos rialta.Breathnaíodh méadú comhfhreagrach ar ábhar graifíte freisin ó 14.9 ± 0.85% sa chomhchodach C-5 go dtí thart ar 17.4 ± 0.55% sa chomhchodach C-6.
Chun mionscrúdú a dhéanamh ar mhicreastruchtúr agus ar chomhdhéanamh ceimiceach gach céime i gcomhshuíomh an HEA, scrúdaíodh samplaí ag baint úsáide as SEM, agus rinneadh anailís phointe EMF agus mapáil cheimiceach freisin.Taispeántar na torthaí le haghaidh ilchodach C-1 i bhfíor.2, i gcás ina bhfeictear go soiléir láithreacht meascáin eutectic a scarann na réigiúin den phríomhchéim maitrís.Taispeántar an léarscáil cheimiceach de C-1 ilchodach i bhFíor 2c, áit ar féidir a fheiceáil go bhfuil Co, Fe, Ni, agus Si scaipthe go haonfhoirmeach sa chéim maitrís.Mar sin féin, fuarthas méid beag Cr sa chéim maitrís i gcomparáid le gnéithe eile den bhun-HEA, rud a thugann le tuiscint go raibh Cr idirleata as an maitrís.Tá comhdhéanamh na céime eutectic bán san íomhá SEM saibhir i cróimiam agus carbóin, rud a léiríonn gur chomhdhúile cróimiam é.Léiríonn easpa cáithníní scoite SiC sa mhicreastruchtúr, in éineacht leis an gcion íseal cróimiam a breathnaíodh sa mhaitrís agus láithreacht meascáin eutectic ina bhfuil céimeanna saibhir cróimiam, dianscaoileadh iomlán SiC le linn leá.Mar thoradh ar dhianscaoileadh SiC, tuaslagann sileacain sa chéim maitrís, agus idirghníomhaíonn carbóin saor in aisce le cróimiam chun cairbídí cróimiam a fhoirmiú.Mar is léir, ní raibh ach carbóin a chinneadh go cáilíochtúil leis an modh EMF, agus deimhníodh foirmiú na céime trí bhuaiceanna carbide tréithiúla a aithint sna patrúin díraonta X-gha.
(a) Íomhá SEM de shampla S-1, (b) íomhá mhéadaithe, (c) léarscáil na dúile, (d) torthaí EMF ag láithreacha sonraithe.
Taispeántar an anailís ar C-2 ilchodach i bhfíor.3. Cosúil leis an gcuma i micreascópacht optúil, léirigh scrúdú SEM struchtúr fíneáil comhdhéanta de dhá chéim, le láithreacht céim lamellar tanaí a dháileadh go cothrom ar fud an struchtúir.céim maitrís, agus níl aon chéim eutectic.Léirigh an dáileadh eilimint agus anailís phointe EMF ar an gcéim lamellar ábhar sách ard Cr (buí) agus C (glas) sa chéim seo, rud a léiríonn arís dianscaoileadh SiC le linn leá agus idirghníomhú an charbóin a scaoiltear leis an éifeacht cróimiam. .Déanann an maitrís VEA céim chomhdhúile lamellar.Léirigh dáileadh eilimintí agus anailís phointe ar an gcéim maitrís go bhfuil an chuid is mó den chóbalt, iarann, nicil agus sileacain i láthair sa chéim maitrís.
(a) Íomhá SEM de shampla S-2, (b) íomhá mhéadaithe, (c) léarscáil na dúile, (d) torthaí EMF ag láithreacha sonraithe.
Léirigh staidéir SEM ar chomhchodanna C-3 láithreacht céimeanna nua chomh maith leis na céimeanna carbide agus maitrís.Léiríonn an léarscáil eiliminteach (Fíor 4c) agus anailís phointe EMF (Fíor 4d) go bhfuil an chéim nua saibhir i nicil, cóbalt, agus sileacain.
(a) Íomhá SEM de shampla S-3, (b) íomhá mhéadaithe, (c) léarscáil na dúile, (d) torthaí EMF ag láithreacha sonraithe.
Léirítear torthaí na hanailíse SEM agus EMF ar an gcomhchodach C-4 i bhFíoracha.5. Chomh maith leis na trí chéim a breathnaíodh i C-3 ilchodach, fuarthas láithreacht nodules grafite freisin.Tá an codán toirte den chéim atá saibhir i sileacain níos airde freisin ná an ilchodach C-3.
(a) Íomhá SEM de shampla S-4, (b) íomhá mhéadaithe, (c) léarscáil na dúile, (d) torthaí EMF ag láithreacha sonraithe.
Léirítear torthaí speictrim SEM agus EMF de chomhchodanna S-5 agus S-6 i bhFíoracha 1 agus 2. 6 agus 7, faoi seach.Chomh maith le líon beag sféar, breathnaíodh láithreacht calóga graifíte freisin.Tá líon na gcalóga graifíte agus an codán toirte den chéim ina bhfuil sileacain sa chomhchodach C-6 araon níos mó ná sa chomhchodach C-5.
(a) Íomhá SEM de shampla C-5, (b) radharc méadaithe, (c) léarscáil eiliminteach, (d) torthaí EMF ag láithreacha sonraithe.
(a) Íomhá SEM de shampla S-6, (b) íomhá mhéadaithe, (c) léarscáil na dúile, (d) torthaí EMF ag láithreacha sonraithe.
Baineadh úsáid as tomhais XRD freisin ar thréithriú struchtúir chriostail de chomhábhair HEA.Taispeántar an toradh i bhFíor 8. I bpatrún díraonta an bonn WEA (S-0), níl ach na beanna a fhreagraíonn don chéim fcc le feiceáil.Léirigh patrúin díraonta X-gha de chomhchodanna C-1, C-2, agus C-3 go raibh beanna breise ann a fhreagraíonn do chomhdhúile cróimiam (Cr7C3), agus bhí a ndéine níos ísle do shamplaí C-3 agus C-4, rud a léirigh sin freisin leis na sonraí EMF do na samplaí seo.Breathnaíodh buaiceanna a chomhfhreagraíonn do shilicídí Co/Ni do shamplaí S-3 agus S-4, ag teacht arís le torthaí léarscáilithe an EDS a thaispeántar i bhFíoracha 2 agus 3. Mar a léirítear i bhFíor 3 agus Fíor 4. Breathnaíodh buaiceanna 5 agus S-6 a fhreagraíonn do graifít.
Léirigh tréithe micreastruchtúir agus criostalagrafacha na gcomhchodanna forbartha dianscaoileadh an sic bhreise.Tá sé seo mar gheall ar láithreacht cróimiam i maitrís VEA.Tá cleamhnas an-láidir ag cróimiam do charbón 54.55 agus imoibríonn sé le saor-charbón chun cairbídí a fhoirmiú, mar atá léirithe ag an laghdú breathnaithe ar ábhar cróimiam na maitrís.Téann Si isteach sa chéim fcc mar gheall ar dhíthiomsú SiC56.Mar sin, tháinig méadú ar mhéid an chéim chomhdhúile agus an méid Si saor in aisce sa mhicrstruchtúr mar thoradh ar mhéadú ar chur leis SiC leis an mbonn HEA.Fuarthas amach go bhfuil an Si breise seo curtha i dtaisce sa mhaitrís ag tiúchana ísle (i gcomhchodanna S-1 agus S-2), agus ag comhchruinnithe níos airde (comhchodanna S-3 go S-6) bíonn sil-leagan breise cóbalt/.nicil sileacain.Is é an eantalpacht chaighdeánach i bhfoirmiú silicídí Co agus Ni, a fhaightear trí chalraiméadracht ardteochta sintéise díreach, ná -37.9 ± 2.0, -49.3 ± 1.3, -34.9 ± 1.1 kJ mol -1 do Co2Si, CoSi agus CoSi2, faoi seach, agus iad seo is iad na luachanna – 50.6 ± 1.7 agus – 45.1 ± 1.4 kJ mol-157 do Ni2Si agus Ni5Si2, faoi seach.Tá na luachanna seo níos ísle ná teas foirmithe SiC, rud a thugann le fios go bhfuil díthiomsú SiC as a dtagann foirmiú silicídí Co/Ni fabhrach go fuinniúil.I gcomhchodanna S-5 agus S-6 araon, bhí sileacain bhreise saor in aisce i láthair, a ionsúdh thar fhoirmiú silicíde.Fuarthas amach go gcuireann an sileacain in aisce seo leis an graifítiú a breathnaíodh i ngnáthstaidéir58.
Déantar imscrúdú ar airíonna meicniúla na gcomhchodanna treisithe ceirmeacha atá bunaithe ar HEA trí thástálacha comhbhrú agus tástálacha cruas.Léirítear cuair strus-bhrú na gcomhábhar forbartha i bhFíoracha.9a, agus i bhFíor 9b taispeánann sé scaipphreas idir neart saintáirgeachta, neart toraidh, cruas, agus fadú na gcomhábhar forbartha.
(a) Cuar brú comhbhrúiteacha agus (b) scathphreas a thaispeánann strus toraidh sonrach, neart toraidh, cruas agus fadú.Tabhair faoi deara nach dtaispeántar ach eiseamail S-0 go S-4, toisc go bhfuil lochtanna suntasacha réitigh ag eiseamail S-5 agus S-6.
Mar atá le feiceáil i bhfíor.9, mhéadaigh an neart toraidh ó 136 MPa don bhun VES (C-0) go 2522 MPa don chomhchodach C-4.I gcomparáid leis an WPP bunúsach, léirigh an ilchodach S-2 fadú an-mhaith le teip de thart ar 37%, agus léirigh sé freisin luachanna neart toraidh i bhfad níos airde (1200 MPa).Tá an meascán den scoth de neart agus insínteacht an chomhchodach seo mar gheall ar an bhfeabhsú ar an micristruchtúr iomlán, lena n-áirítear dáileadh aonfhoirmeach lamellae chomhdhúile mín ar fud an mhicreastruchtúir, rud a mheastar a chuirfidh bac ar ghluaiseacht dislocation.Is iad láidreachtaí toraidh na gcomhchodanna C-3 agus C-4 ná 1925 MPa agus 2522 MPa, faoi seach.Is féidir na láidreachtaí ardtáirgeachta seo a mhíniú leis an gcodán ard-toirte de chéimeanna chomhdhúile cementáilte agus silicíde.Mar sin féin, mar thoradh ar láithreacht na gcéimeanna seo ní raibh fadú ach 7% ag an sos.Tá cuair brú-strus na mbun-chomhchodanna CoCrFeNi HEA (S-0) agus S-1 dronnach, rud a léiríonn gníomhachtú na héifeachta nasctha nó TRIP59,60.I gcomparáid le sampla S-1, tá cruth cuasach ag cuar strus-bhrú sampla S-2 ag brú de thart ar 10.20%, rud a chiallaíonn gurb é an gnáth-duillín díláithrithe príomh-mhodh dífhoirmithe an tsampla sa stát dífhoirmithe seo60,61 .Mar sin féin, tá an ráta cruaithe san eiseamal seo ard thar raon brú mór, agus ag tréithchineálacha níos airde tá trasdul chuig an dronnach le feiceáil freisin (cé nach féidir a chur as an áireamh go bhfuil sé seo mar gheall ar theip ar ualaí comhbhrúiteacha lubricated).).Níl ach plaisteacht teoranta ag Comhchodanna C-3 agus C-4 mar gheall ar láithreacht codáin toirte níos airde de chomhdhúile agus de shilicídí sa mhicreastruchtúr.Ní dhearnadh tástálacha comhbhrú ar shamplaí de chomhchodanna C-5 agus C-6 mar gheall ar lochtanna suntasacha réitigh ar na samplaí seo de chomhchodanna (féach Fíor 10).
Stereomicrographs de lochtanna réitigh (arna léiriú ag saigheada dearga) i samplaí de chomhchodanna C-5 agus C-6.
Léirítear torthaí tomhais chruas na gcomhchodanna VEA i bhFíor.9b.Tá cruas 130 ± 5 HV ag an WEA bonn, agus tá luachanna cruas 250 ± 10 HV, 275 ± 10 HV, 570 ± 20 HV ag samplaí S-1, S-2, S-3 agus S-4 agus 755±20 HV.D'aontaigh an méadú ar chruas go maith leis an athrú ar neart toraidh a fuarthas ó thástálacha comhbhrú agus bhain sé le méadú ar an méid solad sa chomhchodach.Taispeántar freisin i bhfíor an sain-neart toraidh ríofa bunaithe ar sprioc-chomhdhéanamh gach sampla.9b.Go ginearálta, breathnaítear an meascán is fearr de neart toraidh (1200 MPa), cruas (275 ± 10 HV), agus fadú coibhneasta le teip (~37%) le haghaidh ilchodach C-2.
Léirítear i bhFíor 11a comparáid idir neart toraidh agus fadú coibhneasta an chomhdhéanta fhorbartha le hábhair de aicmí éagsúla.Léirigh comhábhair atá bunaithe ar CoCrFeNi sa staidéar seo fadú ard ag aon leibhéal struis ar leith62.Is féidir a fheiceáil freisin go luíonn airíonna na gcomhchodanna HEA a forbraíodh sa staidéar seo sa réigiún neamháitithe roimhe seo den phlota de neart toraidh i gcoinne fadaithe.Ina theannta sin, tá raon leathan comhcheangail neart (277 MPa, 1200 MPa, 1925 MPa agus 2522 MPa) agus fadú (> 60%, 37%, 7.3% agus 6.19%) ag na cumaisc fhorbartha.Tá neart toraidh ina fhachtóir tábhachtach freisin i roghnú ábhar d’fheidhmchláir ardinnealtóireachta63,64.Maidir leis seo, léiríonn comhchodanna an HEA den aireagán seo meascán sármhaith de neart toraidh agus fadú.Is é an fáth atá leis seo ná go mbíonn ábhair chomhchodacha a bhfuil ard-neart táirgeachta sainiúil acu mar thoradh ar SiC ísealdlúis a chur leis.Tá neart toraidh sonrach agus fadú na gcomhchodanna HEA sa raon céanna le HEA FCC agus HEA teasfhulangacha, mar a léirítear i bhFíor 11b.Tá cruas agus neart toraidh na gcomhábhar forbartha sa raon céanna agus atá i gcás spéaclaí miotalacha ollmhóra65 (Fíor 11c).Tá cruas ard agus neart toraidh ag baint le spéaclaí miotalacha ollmhóra (BMS), ach tá a fhadú teoranta66,67.Mar sin féin, léirigh cruas agus neart toraidh roinnt de na cumaisc HEA a forbraíodh sa staidéar seo fadú suntasach freisin.Mar sin, thángthas ar an gconclúid go bhfuil teaglaim uathúil agus tóir ar airíonna meicniúla ag na cumaisc a d'fhorbair VEA d'fheidhmeanna struchtúracha éagsúla.Is féidir an meascán uathúil seo d'airíonna meicniúla a mhíniú trí scaipeadh aonfhoirmeach na gcomhdhúile crua a fhoirmítear in situ i maitrís FCC HEA.Mar chuid den sprioc chun meascán neart níos fearr a bhaint amach, áfach, ní mór staidéar agus rialú cúramach a dhéanamh ar athruithe microstructural a eascraíonn as céimeanna ceirmeacha a chur leis, chun lochtanna réitigh a sheachaint, mar shampla iad siúd a fhaightear i gcomhchodanna S-5 agus S-6, agus insínteacht.inscne.
Cuireadh torthaí an staidéir seo i gcomparáid le hábhair struchtúracha éagsúla agus HEAnna: (a) fadú i gcoinne neart toraidh62, (b) strus toraidh sonrach i gcoinne insínteacht63 agus (c) neart toraidh i gcoinne cruas65.
Rinneadh staidéar ar mhicreastruchtúr agus ar airíonna meicniúla sraith de chomhchodanna HEA-ceirmeacha atá bunaithe ar chóras HEA CoCrFeNi agus SiC curtha leis agus baineadh na conclúidí seo a leanas:
Is féidir comhdhúile cóimhiotail ard eantrópachta a fhorbairt go rathúil trí SiC a chur le CoCrFeNi HEA ag baint úsáide as an modh leá stua.
Dianscaoileann SiC le linn leá stua, as a dtagann foirmiú in situ céimeanna chomhdhúile, silicíde agus graifíte, a bhfuil láithreacht agus codán toirte ag brath ar an méid SiC a chuirtear leis an mbonn HEA.
Léiríonn composites HEA go leor airíonna meicniúla den scoth, le hairíonna a thagann isteach i réimsí nach raibh áitithe roimhe seo ar an neart toraidh i gcoinne an phlota fadaithe.Bhí neart toraidh an chomhdhéanta HEA a rinneadh ag baint úsáide as 6 wt% SiC níos mó ná ocht n-uaire níos airde ná an bun-HEA agus ag an am céanna insínteacht 37%.
Tá cruas agus neart toraidh na gcomhchodanna HEA i raon na gloiní miotalacha mórchóir (BMG).
Tugann na torthaí le fios go léiríonn cumaisc chóimhiotail ard-eantrópachta cur chuige tuar dóchais inti chun meascán den scoth d'airíonna meicniúla miotail a bhaint amach le haghaidh feidhmeanna struchtúracha ardchéime.
Am postála: Jul-12-2023