Мёссбауэровское и ультразвуковое исследование литых высокоэнтропийных сплавов Al$_x$FeCoNiCuCr

В. М. Надутов, О. И. Запорожец, С. Ю. Макаренко, Н. А. Дордиенко, В. А. Михайловский

Институт металлофизики им. Г.В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03680, ГСП, Киев-142, Украина

Получена: 23.09.2016. Скачать: PDF

Исследованы параметры сверхтонкого взаимодействия, акустические и упругие свойства высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) Al$_{x}$CuCrCoNiFe ($x$ = 1, 1,8) в литом состоянии с помощью мёссбауэровской спектроскопии, рентгеновской дифрактометрии и сверхточной ультразвуковой спектроскопии. Обнаружены широкие распределения сверхтонких магнитных полей на ядрах железа (5,0–36,3 Тл) и изомерных сдвигов (-0.15–+0.28 мм/с) в ВЭС, которые являются результатом многофазного состояния и неоднородности ближнего атомного порядка в фазах. Показано, что литые ВЭС Al$_{x}$CuCrCoNiFe представляют собой акустически и упруго неоднородные системы. Усредненные модули упругости литого эквиатомного ВЭС ($\langle E\rangle$ = 172,8 ГПа, $\langle G\rangle$ = 65,3 ГПа, $\langle B\rangle$ = 161,8 ГПа) и температура Дебая ($\langle\Theta_{D}\rangle$ = 436 К) превышают аналогичные значения для чистых металлов, входящих в состав ВЭС. Коэффициент Пуассона $\langle\eta\rangle$ = 0,312–0,322, а отношение $\langle B\rangle$/$\langle G\rangle$ = 2,321–2,477. Отклонение от эквиатомного состава по Al ($x$ = 1,8) приводит к перераспределению s-электронных спиновой и зарядовой плотностей на ядрах атомов железа, увеличивает модули упругости и температуру Дебая примерно на 4–5%.

Ключевые слова: высокоэнтропийный сплав, ультразвук, упругие свойства, анизотропия упругости, эффект Мёссбауэра.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v39/i05/0621.html

PACS: 61.05.Qr, 61.66.Dk, 62.20.de, 65.40.gd, 76.80.+y, 81.05.Bx


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. S. Ranganathan, Curr. Sci., 85, Iss. 5: 1404 (2003).
  2. J.-W. Yeh, S.-K. Chen, S.-J. Lin, J.-Y. Gan, T.-S. Chin, T.-T. Shun, C.-H. Tsau, and S.-Y. Chang, Adv. Eng. Mater., 6, Iss. 5: 299 (2004). Crossref
  3. Ch.-Ch. Tung, J.-W. Yeh, T.-T. Shun, S.-K. Chen, Yu.-Sh. Huang, and H.-Ch. Chen, Mater. Lett., 61, Iss. 1: 1(2007). Crossref
  4. C.-J. Tong, Y.-L. Chen, S.-K. Chen, J.-W. Yeh, T.-T. Shun, C.-H. Tsau, S.-J. Lin, and S.-Y. Chang, Metall. Mater. Trans. A, 36: 881 (2005). Crossref
  5. S. Singh, N. Wanderka, B.S. Murty, U. Glatzel, and J. Banhart, Acta Mater., 59, Iss. 1: 182 (2011). Crossref
  6. M. V. Ivchenko, V. G. Pushyn, and N. Wanderka, J. Tech. Phys., 84: 57 (2014).
  7. M. V. Ivchenko, V. G. Pushyn, A. N. Uksusnikova, N. Wanderka, and N. I. Kourov, Phys. Metals Metallogr., 114, Iss. 6: 514 (2013). Crossref
  8. O. N. Senkov, G. B. Wilks, J. M. Scott, and D. B. Miracle, Intermetallics, 19, Iss. 5: 698 (2011). Crossref
  9. H.-P. Chou, Y.-S. Chang, S.-K. Chen, and J.-W. Yeh, Mater. Sci. Eng. B, 163, Iss. 3: 184 (2009). Crossref
  10. Y.-F. Kao, S.-K. Chen, T.-J. Chen, P.-C. Chu, J.-W. Yeh, and S.-J. Lin, J. Alloys Compd., 509, Iss. 5: 1607 (2011). Crossref
  11. W. H. Liu, Y. Wu, J. Y. He, T. G. Nieh, and Z. P. Lu, Scr. Mater., 68, Iss. 7: 526 (2013). Crossref
  12. S. A. Firstov, V. F. Gorban, N. A. Krapivka, E. P. Pechkovsky, N. I. Danilenko, and M. V. Karpets, Modern Problems of Physical Materials Science, 17: 126 (2008) (in Russian).
  13. M.-H. Tsai, C.-W. Wang, C.-W. Tsai, W.-J. Shen, J.-W. Yeh, J.-Y. Gan, and W.-W. Wu, J. Electrochem. Soc., 158, Iss. 11: 1161 (2011). Crossref
  14. C.-J. Tong, Y.-L. Chen, S.-K. Chen, J.-W. Yeh, T.-T. Shun, C.-H. Tsau, S.-J. Lin, and S.-Y. Chang, Metall. and Mat. Trans. A, 36, Iss. 5: 1263 (2005). Crossref
  15. K.-Y. Tsai, M.-H. Tsai, J.-W. Yeh, and C.-C. Yang, J. Alloys Compd., 490, Iss. 1–2: 160 (2010). Crossref
  16. A. V. Kuznetsov, G. A. Salishchev, O. N. Senkov, N. D. Stepanov, and D. G. Shaysultanov, Nauch. Vedom. Belgorod. Gosud. Univers. Ser.: Matemat., Fiz., 27, Iss. 11 (130): 191 (2012) (in Russian).
  17. J.-M. Wu, S.-J. Lin, J.-W. Yeh, S.-K. Chen, Y.-S. Huang, and H.-C. Chen, WEAR, 261, Iss. 5–6: 513 (2006). Crossref
  18. S. A. Firstov, S. T. Mileyko, V. F. Gorban, N. A. Krapivka, and E. P. Pechkovsky, Compos. i Nanostr., 6, Iss. 6: 3 (2014) (in Russian).
  19. A. Haglund, M. Koehler, D. Catoor, E.P. George, and V. Keppens, Intermetallics, 58: 62 (2015). Crossref
  20. S. G. Ma, P. K. Liaw, M. C. Gao, J. W. Qiao, Z. H. Wang, and Y. Zhang, J. Alloys Compd., 604: 331 (2014). Crossref
  21. V. M. Nadutov, S. Yu. Makarenko, and Ye. O. Svystunov, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 37, No. 7: 987 (2015). Crossref
  22. V. M. Nadutov, A. V. Proshak, S. Y. Makarenko, V. Y. Panarin, and M. Y. Svavil’nyj, Mater. Sci. Eng. Technol., 47, Iss. 2–3: 272 (2016). Crossref
  23. A. S. Osipov, S. Nauyoks, T. W. Zebra, and O. I. Zaporozhets, Diamond and Relat. Mater., 18, Iss. 9: 1061 (2009). Crossref
  24. O. I. Zaporozhets, S. A. Kotrechko, N. A. Dordienko, V. A. Mykhailovsky, and A. V. Zatsarnaya, Problems of Atomic Science and Technology, 2 (96): 197 (2015).
  25. S. F. Pugh, Philos. Magazine, 45, Iss. 367: 823 (1954). Crossref
  26. V. M. Nadutov, S. G. Kosintsev, Ye. O. Svystunov, V. A. Tatarenko, and T. V. Efimova, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 28, Special Issue: 39 (2006).
  27. V. M. Nadutov, S. Yu. Makarenko, P. Yu. Volosevych, and V. P. Zalutskii, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 36, No. 10: 1327 (2014). Crossref
  28. V. M. Nadutov, S. Yu. Makarenko, and P. Yu. Volosevich, Phys. Metals Metallogr., 116, Iss. 5: 439 (2015). Crossref
  29. W. P. Mason, Physical Acoustics, Principles and Methods (New York–London: Academic Press: 1966).
  30. I. N. Frantsevich, F. F. Voronov, and S. A. Bakuta, Uprugie Postoyannye i Moduli Uprugosti Metallov i Nemetallov (Kiev: Naukova Dumka: 1982) (in Russian).