Механізм утворення WC безпосередньо в матеріялі (<i>in situ</i>) під час механічного леґування середньоентропійного стопу W<sub>1,5</sub>FeCoNi

Випуски МФіНТ » Том 48, випуск 9

Механізм утворення WC безпосередньо в матеріялі (in situ) під час механічного леґування середньоентропійного стопу W_1,5FeCoNi

С. Ю. Тесля$^{1}$, О. І. Юркова$^{1}$, Д. С. Леонов$^{2}$, П. І. Лобода$^{1}$

$^{1}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», просп. Берестейський, 37, 03056 Київ, Україна
$^{2}$Технічний центр НАН України, вул. Покровська, 13, 04070 Київ, Україна

Отримано: 14.09.2026; остаточний варіант - 18.09.2026. Завантажити: PDF

Методу механічного леґування у висококарбоновому середовищі (бензині) було використано для одержання стопу середньої ентропії (MEA) складу W_1.5FeCoNi, зміцненого карбідом Вольфраму (WC) безпосередньо в процесі синтези (in situ). Під час високоенергетичного кульового помелу суміші елементних металевих порошків (W, Fe, Co і Ni) упродовж 20 годин утворилися твердий розчин із ОЦК-структурою та дисперсні частинки WC із розміром зерен від 0,5 до 1 мкм. Процес утворення карбідної фази включає розкладання бензину, ґенерацію вуглецевих радикалів і подальшу реакцію з вольфрамом, що приводить до формування WC, як шляхом безпосередньої взаємодії з частинками W, так і внаслідок дифузії в ОЦК-ґратницю. Методи рентґенофазової аналізи (XRD) та сканувальної електронної мікроскопії (SEM) виявили поступове леґування, подрібнення кристалітів і гомогенізацію матриці твердого розчину з ОЦК-структурою. Результати диференційної сканувальної калориметрії (DSC) показали наявність двох ендотермічних піків при 885^oC і 1040^oC, що відповідають процесам близького впорядкування, спікання порошку, вторинного виділення WC і розупорядкування твердого розчину з можливими фазовими перетвореннями типу ОЦК–ГЦК. Очікується, що зміцнення карбідами (in situ) та формування однорідної мікроструктури значно поліпшать механічні властивості та термічну стабільність цього стопу, що підтверджує доцільність застосування такого підходу для створення високоефективних стопів, зміцнених карбідами.

Ключові слова: високоентропійні матеріяли, механічне леґування, карбід Вольфраму.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v48/i09/0973.html

PACS: 61.66.Dk, 68.37.Hk, 81.05.Bx, 81.20.Ev, 81.30.Hd, 81.40.Cd, 81.70.Pg

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА

Jien-Wei Yeh, S.-K. Chen, Su-Jien Lin, Jon-Yiew Gan, Tsung-Shune Chin, Tian Shun, C.-H. Tsau, and S. Y. Chang, Adv Eng Mater, 6, No. 5: 299 (2004).
Modupeola Dada, Patricia Popoola, and Ntombi Mathe, World Journal of Engineering, 20, Iss. 1: 43 (2023).
Daniel B. Miracle, Ming-Hung Tsai, Oleg N. Senkov, Vishal Soni, and Rajarshi Banerjee, Scr Mater, 187: 445 (2020).
Yiping Lu, Yong Dong, Sheng Guo, Li Jiang, Huijun Kang, Tongmin Wang, Bin Wen, Zhijun Wang, Jinchuan Jie, Zhiqiang Cao, Haihui Ruan, and Tingju Li, Scientific Reports, 4, Article No. 6200 (2014).
George J. Wise, Nicole L. Church, Hon Tong Pang, Robert P. Thompson, Howard J. Stone, and Nicholas G. Jones, Adv. Eng. Mater, 27, Iss. 9: 2402330 (2025).
Ping’an Zang, Zhaoqiang Chen, Mingdong Yi, Hui Chen, Kun Dong, Jingjie Zhang, Guangchun Xiao, Xianglong Meng, and Chonghai Xu, Ceramics International, 51, Iss. 12, Part A: 16234 (2025).
Zijian Wang, Fei Xing, Guojian Xu, Weijun Liu, and Hongyou Bian, Mater Today Commun, 49: 113991 (2025).
Yunfei Cheng, Chaohui Wang, Meiling Dong, Yuan You, Weidong Cheng, Wanjun Xie, Zhenwei Wang, Liang Wang, Xiaodong Zhang, and You Wang, Intermetallics (Barking), 187: 109003 (2025).
Muhammed Muneer S, Arun B. S, Renjish Vijay, Aju Kumar V. N, Anand Sekhar R, Results in Surfaces and Interfaces, 20: 100622 (2025).
J. G. Lopes, A. Candeias, P. Agrawal, J. Shen, N. Schell, R. S. Mishra, and J. P. Oliveira, J. Alloys Compd., 995: 174694 (2024).
Yu Yin, Yitian Zhao, Kai En Koey, Qiyang Tan, Ming-Xing Zhang, and Han Huang, Composites Part B: Engineering, 235: 109795 (2022).
Hui Liang, Jingzhuo Zhang, Jinxin Hou, Jingchang Sun, Jianhong Liu, Jiawen Liu, Xu Han, Jiani Tan, Li Jiang, Xiaocong Li, and Zhiqiang Cao, Journal of Materials Research and Technology, 38: 1014 (2025).
Lijun Wang, Lulu Guo, Huicong Chen, Chenwei Shao, Zhaoying Ding, Hyun Suk Choi, Maxx Yao, and Yu Zou, Intermetallics (Barking), 186: 108964 (2025).
Xinggang Wang, Meng Sun, Jiaxin Liu, Xueqing Liu, Weibin Jiang, Xianping Wang, and Qianfeng Fang, Crystals, 14, Iss. 12: 1029 (2024).
L. Chmielak, L. Mujica Roncery, P. Niederhofer, S. Weber, and W. Theisen, SN Applied Sciences, 3: Article No. 835 (2021).
Tuanwei Zhang, Renlong Xiong, Jae Wung Bae, Peyman Asghari-Rad, Soung Yeoul Ahn, Huabei Peng, Zhihua Wang, and Hyoung Seop Kim, Journal of Alloys and Compounds, 1003: 175698 (2024).
Yang Lan, Yong Zhang, Yingbo Peng, Andong Wang, Yuan Gao, Wenfei Yang, Weijie Fan, Wei Zhang, and Yong Liu, Journal of Alloys and Compounds, 990: 174400 (2024).
Mateusz Włoczewski, Kinga Jasiewicz, Piotr Jenczyk, Elżbieta Gadalińska, Krzysztof Kulikowski, Yong Zhang, Rui Xuan Li, and Dariusz M. Jarząbek, Metallurgical and Materials Transactions A, 56: 2040 (2025).
Tinghui Cao, Yake Wu, Jin Tian, Feng Jiang, and Jun Sun, Scr. Mater., 215: 114692 (2022).
Jie Lu, Ying Chen, Ling Li, Han Zhang, Xiancheng Zhang, and Xiaofeng Zhao, Composites Part B: Engineering, 265: 110933 (2023).
Bharat Gwalani, Rizaldy M. Pohan, Junho Lee, Bin Lee, Rajarshi Banerjee, Ho Jin Ryu, and Soon Hyung Hong, Scientific Reports, 8: Article No. 14085 (2018).
M. Adil Mehmood, Khurram Shehzad, M. Mujahid, Talha Bin Yaqub, Andy Godfrey, Filipe Fernandes, F. Z. Muhammad, and Khurram Yaqoob, Scientific Reports, 12: Article No. 21486 (2022).
M. Y. He, Y. F. Shen, N. Jia, and P. K. Liaw, Appl Mater Today, 25: 101162 (2021).
Yemao Lu, Andrey Mazilkin, Torben Boll, Nikita Stepanov, Sergei Zherebtzov, Gennady Salishchev, Éva Ódor, Tamas Ungar, Enrique Lavernia, Horst Hahn, and Yulia Ivanisenko, Materialia, 16: 101059 (2021).
Congyan Zhang, Uttam Bhandari, Jialin Lei, Congyuan Zeng, Shengmin Guo, Hyunjoo Choi, Seungjin Nam, Jinyuan Yan, Shizhong Yang, and Feng Gao, Crystals, 11, Iss. 9: 1073 (2021).
Zhufeng He, Nan Jia, Haile Yan, Yongfeng Shen, Mingwei Zhu, Xianjun Guan, Xiaoli Zhao, Shenbao Jin, Gang Sha, Yuntian Zhu, and Chain T. Liu, International Journal of Plasticity, 139: 102965 (2021).
Meiyan Feng, Tianxiang Lin, Guofu Lian, Changrong Chen, and Xu Huang, Ceram. Int., 50, Iss. 24, Part C: 55286 (2024).
Lihui Tian, Ming Fu, and Wei Xiong, Materials, 11, Iss. 2: 320 (2018).
Long Wu, Aimin Wang, and Wenhao Xing, Metals (Basel), 13, Iss. 5: 987 (2023).
Te-Kang Tsao and An-Chou Yeh, Materials Transactions, 56, Iss. 11: 1905 (2015).
Vincent H. Hammond, Mark A. Atwater, Kristopher A. Darling, Hoang Q. Nguyen and Laszlo J. Kecskes, JOM, 66: 2021 (2014).
L. Lü and M. O. Lai, Mechanical Alloying (New York: Springer: 1998).
Nida Tasneem, Shakeel Ahmed, and Mohammad M. Hossain, Arabian Journal for Science and Engineering, 50: 3649 (2024).
Challapalli Suryanarayana, Research, 2019: Article ID 4219812 (2019).
Angelo F. Andreoli, Andrea Fantin, Sergey Kasatikov, Vinícius P. Bacurau, Michael Widom, Piter Gargarella, Eric M. Mazzer, Thomas G. Woodcock, Kornelius Nielsch, and Francisco G. Coury, Materials & Design, 238, Article No. 112724 (2024).
Marek Zajusz, Monika Jawańska, Juliusz Dąbrowa, Katarzyna Berent, Grzegorz Cieślak, Tadeusz Kulik, and Krzysztof Mroczka, Mater. Res. Lett., 10: No. 8: 556 (2022).