Высокотемпературное дифрактометрическое исследование особенностей окисления сплава FeCoNiMnCr

М. В. Карпец$^{1,2}$, Е. С. Макаренко$^{1,2}$, А. Н. Мысливченко$^{1,2}$, Н. А. Крапивка$^{1}$, В. Ф. Горбань$^{1}$, С. Ю. Макаренко$^{3}$

$^{1}$Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, ул. Академика Кржижановского, 3, 03680, ГСП, Киев-142, Украина
$^{2}$Национальный технический университет Украины «КПИ», пр. Победы, 37, 03056 Киев, Украина
$^{3}$Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина

Получена: 21.01.2014. Скачать: PDF

В работе выполнено исследование процессов, происходящих при окислении многокомпонентного высокоэнтропийного эквиатомного сплава (ВЭС) FeCoNiMnCr, кристаллизующегося в ГЦК-решётке. Сплав был приготовлен методом вакуумно-дуговой плавки и исследовался методом in situ в высокотемпературной приставке УВД-2000 при температурах 293— 1273 К в дифрактометре ДРОН-УМ1 на воздухе. При выборе металлов для ВЭСа учитывались следующие факторы: атомные радиусы металлов (должны быть близкими по отношению друг к другу), соизмеримая электроотрицательность, подобные электронные концентрации элементов, энтальпия и энтропия смешения сплава. Установлено, что сплав в исходном состоянии представляет собой твёрдый раствор на основе кубической структуры с ГЦК-решёткой ($a$ = 0,3609 нм) и коэффициентом термического расширения $(13,9 \pm 0,2)\cdot10^{-6}$ K$^{-1}$ в интервале температур 293—773 К. При температурах 873К и выше были обнаружены оксиды MnO и Fe$_{2}$MnO$_{4}$. Показано, что по сравнению с исходным состоянием образца период ГЦК-решётки твёрдого раствора, отожжённого при 1273 К, уменьшился ($a$ = 0,3596 нм), что связано с протеканием процессов перераспределения атомов в кристаллической решётке, а также снижением внутренних напряжений. Измерение микротвёрдости высокоэнтропийного сплава FeCoNiMnCr после окисления выполнялось путём автоматического микроиндентирования на приборе «Микрон-гамма» пирамидой Берковича и дало значение 2,1 $\pm$ 0,2 ГПа, а для модуля Юнга – 130 $\pm$ 5 ГПа.

Ключевые слова: высокоэнтропийный сплав, твёрдый раствор, оксиды, высокотемпературная рентгеновская дифракция, коэффициент термического расширения.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v36/i06/0829.html

PACS: 07.85.Nc, 61.05.cp, 62.20.Qp, 81.65.Mq


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. K.-Ch. Hsieh, Ch.-F. Yu, W.-T. Hsieh, W.-R. Chiang, J. S. Ku, J.-H. Lai, Ch.-P. Tu, and Ch. Ch. Yang, J. Alloys Compd., 483: 209 (2009). Crossref
  2. Y. P. Wang, B. S. Li, M. X. Ren, C. Yang, and H. Z. Fu, Mater. Sci. Eng. A, 491: 154 (2008). Crossref
  3. F. J. Wang and Y. Zhang, J. Mater. Sci. Eng. A, 496: 214 (2008). Crossref
  4. K. B. Zhang, Z. Y. Fu, J. Y. Zhang, W. M. Wang, H. Wang, and Y. C. Wang, Mater. Sci. Eng. A, 508: 214 (2009). Crossref
  5. Y. J. Zhou, Y. Zhang, F. J. Wang, and G. L. Chen., Appl. Phys. Lett., 92: 241917 (2008). Crossref
  6. С. А. Фирстов, В. Ф. Горбань, Н. А. Крапивка, Э. П. Печковский, Н. И. Даниленко, М. В. Карпец, Современные проблемы физического материаловедения, 17: 126 (2008).
  7. С. А. Фирстов, В. Ф. Горбань, Н. А. Крапивка, Э. П. Печковский, Современные проблемы физического материаловедения, 20: 48 (2011).
  8. В. Ф. Горбань, В. А. Назаренко, Н. И. Даниленко, М. В. Карпец, Н. А. Крапивка, С. А. Фирстов, Е. С. Макаренко, Деформация и разрушение материалов, № 9: 2 (2013).
  9. J.-W. Yeh, Y.-L. Chen, S.-J. Lin, and S.-K. Chen, Mater. Sci. Forum, 560: 1 (2007). Crossref
  10. J. Jiang and X. Luo, Adv. Mater. Res., 652–654: 1115 (2013). Crossref
  11. W. A. Dollase, J. Appl. Cryst., 19: 267 (1986). Crossref
  12. С. А. Фирстов, В. Ф. Горбань, Э. П. Печковский, Н. А. Мамека, Наука и технологии, 11: 26 (2007).
  13. M.-X. Ren, B.-S. Li, and H.-Zh. Fu, Trans. Nonferrous Met. Soc. China, 23: 991 (2013). Crossref
  14. F. Otto, Y. Yang, H. Bei, and E. P. George, Acta Mater., 61, No. 7: 2628 (2013). Crossref
  15. Г. Шульце, Металлофизика (Москва: Мир: 1971).
  16. Физические величины: Справочник (Ред. И. С. Григорьев, Е. З. Мейлихов) (Москва: Энергоатомиздат: 1991).