Високотемпературне дифрактометричне дослідження особливостей окиснення стопу FeCoNiMnCr

М. В. Карпець$^{1,2}$, Є. С. Макаренко$^{1,2}$, А. Н. Мисливченко$^{1,2}$, Н. А. Крапивка$^{1}$, В. Ф. Горбань$^{1}$, С. Ю. Макаренко$^{3}$

$^{1}$Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України, вул. Академіка Кржижановського, 3, 03680, МСП, Київ-142, Україна
$^{2}$Національний технічний університет України «КПІ», пр. Перемоги, 37, 03056 Київ, Україна
$^{3}$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03680, МСП, Київ-142, Україна

Отримано: 21.01.2014. Завантажити: PDF

В роботі виконано дослідження процесів, які відбуваються при окисненні багатокомпонентного високоентропійного еквіатомного стопу (ВЕС) FeCoNiMnCr, який кристалізується в ГЦК-ґратницю. Стоп було виготовлено методом вакуумно-дугового топлення і досліджено методом in situ у високотемпературній приставці УВД-2000 при температурах 293—1273 К у дифрактометрі ДРОН УМ1 на повітрі. При виборі металів для ВЕС враховувалися наступні фактори: атомні радіуси металів (повинні бути близькими один відносно другого), сумірна електронеґативність, подібні електронні концентрації елементів, ентальпія та ентропія стопу. Встановлено, що стоп у вихідному стані представляє собою твердий розчин на основі кубічної структури с ГЦК-ґратницею ($а$ = 0,3609 нм) та коефіцієнтом термічного розширення $(13,9 \pm 0,2)\cdot10^{-6}$ K$^{-1}$ в інтервалі температур 293—773 К. При температурах 873 К і вище було виявлено оксиди MnO та Fe$_{2}$MnO$_{4}$. Показано, що в порівнянні з вихідним станом зразка період ГЦК-ґратниці твердого розчину, відпаленого при 1273К, зменшився ($a$ = 0,3596 нм), що зв’язано з перебігом процесів перерозподілу атомів у кристалічній ґратниці, а також зниженням внутрішніх напруг. Міряння мікротвердості високоентропійного стопу FeCoNiMnCr після окиснення виконувалося шляхом автоматичного мікроіндентування на приладі «Микрон-гамма» пірамідою Берковича і дало значення 2,1 $\pm$ 0,2 ГПа, а для модуля Юнґа – 130 $\pm$ 5 ГПа.

Ключові слова: високоентропійний стоп, твердий розчин, оксиди, високотемпературна рентґенівська дифракція, коефіцієнт термічного розширення.

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

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


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  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).