zinet home
home home
home ИНТЕЛЛЕКТ-ПОРТАЛ
home Стартовал прием материалов в сборник XХХIX-й научной конференции. Требования к публикациям - в разделе "Объявления".

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

РЕСУРСЫ ПОРТАЛА:

Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 28 мая 2016 г.)


Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)


Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)


Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24-27 ноября 2015 г.)


Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13-17 октября 2015 г.)


Тридцать третья научно-практическая конференция
(20-27 мая 2015 г.)


Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2-7 апреля 2015 г.)


Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)


Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)


Двадцать девятая международная научно-практическая конференция
(19-25 ноября 2014 г.)


Двадцать восьмая международная научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)


Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)


Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)


Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)


Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)


Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабя 2013 г.)


Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноябя 2013 г.)


Первая международная научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцать первая научно-практическая конференция
(14-18 мая 2013 г.)


Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)


Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февряля - 3 марта 2013 г.)


Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)


Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)


Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)


Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01 - 07 марта 2012 г.)


Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)


Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)


Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)


Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля - 04 мая 2011 г.)


Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)


Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)


Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)


Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)


Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)


Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)


Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)


Третья научно-практическая конференция
(20-27 декабря 2008 г.)


Вторая научно-практическая конференция
(1-7 ноября 2008 г.)


Первая научно-практическая конференция
(10-15 мая 2008 г.)



НАШИ ПАРТНЕРЫ:

Студия веб-дизайна www.zinet.info



Студия ландшафтного дизайна Флора-МК


Уникальное предложение!



Сайт-визитка - теперь
всего за 200 грн!

подробнее>>>



ФОРМУВАННЯ СТРУКТУРИ ТА ФАЗОВОГО СКЛАДУ ВИСОКОЕНТРОПІЙНОГО Cu-Ni-Al-Fe-Cr СПЛАВУ В ПРОЦЕСІ МЕХАНІЧНОГО ЛЕГУВАННЯ

 

Кравченко О.І.,

Чернявський В.В., Юркова О.І.

Україна, Київ, НТУУ «КПІ»

 

В работе исследовано влияние метода механического легирования (МЛ) на формирование фазового состава в многокомпонентном эквиатомном сплаве системы Cu-Ni-Al-Fe-Cr. Синтезированный сплав в виде порошка являет собой пересыщенный твердый раствор с ОЦК кристаллической решеткой.

 

Вступ. Традиційні металеві сплави базуються на основі одного головного елементу (елемент «хазяїн») – залізо, алюміній, титан, мідь та ін. Із невеликою кількістю легуючих елементів для підвищення експлуатаційних характеристик, концентрація яких не перевищує 50 ат %. Велика кількість легуючих елементів приводить до утворення інтерметалідних фаз, які є твердими та крихкими і негативно впливають на твердість, міцність, зносостійкість та ін. Цим самим вони погіршують експлуатаційні характеристики матеріалу. В традиційних сплавах значно звужується діапазон властивостей, оскільки вони визначаються характеристиками основного елементу.

В останнє десятиліття з’являється новий клас сплавів – високоентропійні сплави (ВЕСи) або як їх іще називають мультикомпонентні високоентропійні сплави. Особливістю таких сплавів є наявність в їхньому складі від 5 до 13 хімічних елементів в еквімолярному чи близькому до еквімолярного складу, при цьому вміст кожної складової повинен становити від 5 до 35 ат %. Головною характеристикою ВЕСів є проста кристалічна будова, яка може складатись з ОЦК, ГЦК, ОЦК+ГЦК кристалічних ґраток, або мати аморфну структуру [1, 2]. В залежності від компонентного складу ВЕСи володіють такими характеристиками, як висока твердість, міцність на стиснення, підвищена стійкість до зносу, термічна стабільність, корозійна стійкість.

На відміну від традиційних сплавів ВЕСи охоплюють широкий діапазон експлуатаційних характеристик, а отже можуть використовуватися в більш екстремальних умовах.

Високоентропійні сплави отримують такими методами як: гартування розплаву, електролізом, осадженням плівок з газової фази та механічним легуванням [3, 4]. Одним із перспективних методів отримання ВЕСів є механічне легування, який дозволяє виготовляти вироби різноманітної конфігурації і розмірів, забезпечує однорідний хімічний склад матеріалу та дозволяє отримувати наноструктуру.

Метою даної роботи є дослідження процесу формування фазового складу в високоентропійному сплаві CuNiAlFeCr на різних етапах МЛ.

Методика експерименту. В якості вихідної сировини використано порошки металів Cu, Ni, Al, Fe, Cr з фракцією ≥45 мкм і чистотою 99,5%. Процес МЛ проводився у високоенергетичному планетарному млині у середовищі бензину зі швидкістю обертання розмольних стаканів 460/580 об/хв та співвідношенням маси куль до порошку як 10:1, відповідно. Формування фазового складу порошкової суміші на різних етапах (0,5; 1; 2; 5 год) МЛ досліджували за допомогою рентгенівського дифрактометра Rigaku Ultima IV (Японія) у монохроматичному мідному Kα випромінюванні. Тип кристалічної решітки твердого розчину, що формується під час МЛ, встановлювали за рядом співвідношення sin2θi/sin2θ1, де θ1 і θі – кути дифракції першої та і-тої лінії. Період кристалічної решітки розраховували за положенням центру ваги дифракційного максимуму (220) за рівнянням Вульфа-Бегга.

З метою отримання однофазного високоентропійного сплаву, хімічний склад системи підібрано з урахуванням умов формування твердих розчинів у ВЕСах: 1) ентропія змішування ΔSmix >12 Дж∙моль–1К–1; 2) різниця атомних радіусів складових системи δ˂8,5%; 3) ентальпія змішування (енергія зв’язку) ΔHmix у діапазоні -22 < ΔHmix< 7 кДж/моль.

Ентропію змішування ΔSmix розраховували за рівнянням Больцмана:  ,де R – газова постійна, n – число хімічних елементів в сплаві і яка становить для п’ятикомпонентного еквіатомного сплаву 13,38 Дж∙моль–1К–1.

Різницю атомних радіусів δ визначали за формулою:  де  сі та ri – вміст і-го елементу в ат.% та атомний радіус і-го елементу (табл. 1) відповідно. Величина різниці атомних радіусів для сплаву CuNiAlFeCr становить 4,98 %.

 

Таблиця 1Основні властивості вихідних елементів

Параметр

Елемент

Al

Cu

Ni

Fe

Cr

Атомний номер

13

29

28

26

24

Атомний радіус. нм

0,143

0,128

0,125

0,127

0,130

Тпл., °С

660

1083

1453

1538

1857

 

Ентальпію змішування ΔНmix визначали за рівнянням: . де   – ентальпія змішування подвійних сплавів АВ, яка наведена у таблиці 2. Значення ΔНmix становить -4 кДж/моль. Із розрахункових даних видно, що всі параметри формування витримані і в процесі МЛ імовірне формування твердих розчинів заміщення.

 

Таблиця 2Ентальпія змішування (енергія зв’язку)

різних атомних пар (кДж/моль) [5]

Елемент

Al

Cu

Ni

Fe

Cr

Al

−1

−22

−11

−10

Cu

−1

4

13

12

Ni

−22

4

−2

−7

Fe

−11

13

−2

−1

Cr

−10

12

−7

−1

 

Результати експерименту та їх обговорення. На рис. 1 наведено спектри рентгенівської дифракції сплаву CuNiAlFeCr на різних етапах МЛ.

 

Опис : Описание: I:\КОНФЕРЕНЦІЯ\Graph1.gif

Рис.1 – Спектри рентгенівської дифракції сплаву CuNiAlFeCr

на різних етапах МЛ

 

Після 0,5 год МЛ у планетарному млині порошкової суміші системи Cu-Ni-Al-Fe-Cr в спектрі рентгенівської дифракції спостерігається значне зменшення інтенсивності максимумів Cu, Ni та особливо Al, дифракційні максимуми якого практично зникають, що може бути свідченням його більш швидкого розчинення. Причиною цього є низька температура плавлення Al, найнижча серед усіх компонентів системи (табл. 1). Після 0,5 год МЛ лінії Cu, Ni, Fe, Cr мають малу інтенсивність і на великих кутах виявити їх дуже складно. Крім того спостерігається накладання (перекривання) сусідніх рефлексів на куті 82º. Значне розмиття ліній в спектрах рентгенівської дифракції вказує на зменшення розміру кристалітів і підвищенні величини мікронапружень, а також, викривлень кристалічної решітки через взаємне розчинення атомів із різними атомними радіусами.

Зі збільшенням часу МЛ до 1 год в дифракційному спектрі виникає система ліній, що відповідає упорядкованому твердому розчину, і співпадає із положеннями дифракційних максимумів Fe і Cr та ідентифікована як ОЦК твердий розчин за рядом співвідношення sin2θi/sin2θ1 (табл. 3). Оскільки Fe і Cr утворюють безперервний ряд ОЦК твердих розчинів, то ОЦК-твердий розчин в сплаві CuNiAlFeCr формується на основі цих компонентів [6]. Після 1 год МЛ в сплаві присутня незначна кількість Ni про що свідчить дифракційний максимум на куті 52º. Параметр решітки ОЦК твердого розчину, що формується становить 0,28738 нм. Після 2-х годин МЛ на дифракційному спектрі спостерігаються лише дифракційні максимуми, які належать ОЦК-твердому розчину, при цьому параметр кристалічної решітки практично не змінюється і становить 0,28736 нм.

Збільшення часу МЛ до 5 годин приводить до значного зменшення інтенсивності та збільшення ширини дифракційних максимумів ОЦК твердого розчину у порівнянні з попередніми етапами МЛ (рис. 1), що свідчить про подальший ріст внутрішніх мікронапружень, зменшення розмірів кристалітів та взаємне розчинення компонентів [7-9].

 

Таблиця 3 - Дані для визначення типу кристалічної ґратки сплаву CuNiAlFeCr

лінії

θ

sinθ

sinθ2

sinθi2/sinθ12 розраховане

sinθi2/sinθ12 теоретичне

Тип ґратки

1

44,58

22,29

0,37

0,14

1

1

ОЦК

2

63,9

31,95

0,52

0,28

1,94

2

3

82,06

41,03

0,656

0,43

2,99

3

4

98,12

49,06

0,75

0,56

4,07

4

 

Висновки. Встановлено, що під час МЛ сплаву CuNiAlFeCr формується твердий розчин з ОЦК кристалічною рещіткою. Визначено послідовність розчинення складових у синтезованому сплаві, яка є пропорційною температурі плавлення компонентів. Встановлено, що компонент з вищою температурою плавлення розчиняється повільніше. У результаті МЛ протягом 5 годин показано, що процес сплавоутворення починається після 0,5 год та закінчується через 2 год, про це свідчить стале значення періоду кристалічної решітки 0,28736 нм.

 

Література

1.     Yeh J.W. Chen S.K., Lin S.J., Gan J.Y., Chin T.S., Shun T.T., Tsau C.H., Chang S.-Y. Nanostructured high-entropy alloys with multyple principal elements; novel alloy design concepts and outcomes // J. Adv. Eng. Mater. – 2004. – 6, No 5. – P. 299-303.

2.     Yeh J.W., Lin S.J., Chin T.S., Gan J.Y., S.K. Chen, Shun T.T., Tsau C.H., and S.Y. Chou. Formation of simple crystal structures in Cu-Co-Ni-Cr-Al-Fe-Ti-V alloys with multiprincipal metallic elements // J. Metall. Mater. Trans. A. – 2004. – 35A, No 8. – P. 2533-2536.

3.     Varalakshmi S., Kamaraj M., Murty B. S. Formation and Stability of Equiatomic and Nonequiatomic Nanocrystalline CuNiCoZnAlTi High-Entropy Alloys by Mechanical Alloying // Metallurgical and Materials Transactions A. 2010. 10, № 41. P. 2703-2709.

4.     Yeh J.-W., Chen Y.-L., Lin S.-J., Chen S.-K. High-Entropy Alloys – A New Era of Explotation // Materials Science Forum. 2007. – № 560. P. 1- 9.

5.      Takeuchi A., Inoue A. Calculation of mixing enthalpy and mismatch entropy for ternary amorphous alloys // Mater. Trans., JIM. – 2000. 41. – P. 1372–1378.

6.     Zhang Y., Zhou Y.J., Lin J.P., Chen G.L., Liaw P.K. Solid-Solution Phase Formation Rules for Multi-component Alloys // J. Adv. Eng. Mater. – 2008. – 10, No 6. – P. 534-538.

7.     Pi J. H., Pan Y., Zhang L., Zhang H. Microstructure and property of AlTiCrFeNiCu high-entropy alloy // Alloys and Compounds. – 2011. – P. 5641-5645.

8.     Varalakshmi, S.; Kamaraj, M.; Murty, B. S. Formation and Stability of Equiatomic and Nonequiatomic Nanocrystalline CuNiCoZnAlTi High-Entropy Alloys by Mechanical Alloying // Metallurgical and Materials Transactions A, Volume 41, Issue 10, pp.2703-2709.

9.      Praveen S., Muty B.S., Kottada R.S. Alloying behavior in multi-component AlCoCrCuFe and NiCoCrCuFe high entropy alloys // Materials Science and Engineering: A. – 2011. – May. – P. 83-89.



Первая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(10-15 мая 2008 г.)


(отчет)
Вторая научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(1-7 ноября 2008 г.)
(отчет)
Третья научно-практическая конференция
"Инновационный потенциал украинской науки - ХХI век"
(20-27 декабря 2008 г.)
(отчет)
Четвертая научно-практическая конференция
(10-17 апреля 2009 г.)
(отчет)
Пятая научно-практическая конференция
(20-27 мая 2009 г.)
(отчет)
Шестая научно-практическая конференция
(1-15 апреля 2010 г.)
(отчет)
Седьмая научно-практическая конференция
(28 мая - 7 июня 2010 г.)
(отчет)
Восьмая научно-практическая конференция
(05-12 декабря 2010 г.)
(отчет)
Девятая научно-практическая конференция
(27-31 декабря 2010 г.)
(отчет)
Десятая научно-практическая конференция
(15-23 марта 2011 г.)
(отчет)
Одинадцатая научно-практическая конференция
(26 апреля 04 мая 2011 г.)
(отчет)
Двенадцатая научно-практическая конференция
(28 мая - 06 июня 2011 г.)
(отчет)
Тринадцатая научно-практическая конференция
(28 октября - 09 ноября 2011 г.)
(отчет)
Четырнадцатая научно-практическая конференция
(12-20 декабря 2011 г.)
(отчет)
Пятнадцатая научно-практическая конференция
(01-07 марта 2012 г.)
(отчет)
Шестнадцатая научно-практическая конференция
(09-14 апреля 2012 г.)
(отчет)
Семнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 октября 2012 г.)
(отчет)
Восемнадцатая научно-практическая конференция
(22-26 декабря 2012 г.)
(отчет)
Девятнадцатая научно-практическая конференция
(26 февраля - 3 марта 2013 г.)
(отчет)
Двадцатая научно-практическая конференция
(20-28 апреля 2013 г.)
(отчет)
Двадцать первая научно-практическая конференция
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Первая международная научно-практическая конференция
"Перспективные направления отечественной науки - ХХI век"
(13-18 мая 2013 г.)
(отчет)
Двадцать вторая научно-практическая конференция
(4-9 ноября 2013 г.)
(отчет)
Двадцать третья научно-практическая конференция
(10-15 декабря 2013 г.)
(отчет)
Двадцать четвертая научно-практическая конференция
(20-25 января 2014 г.)
(отчет)
Двадцать пятая юбилейная научно-практическая конференция
(3-7 марта 2014 г.)
(отчет)
Двадцать шестая научно-практическая конференция
(7-11 апреля 2014 г.)
(отчет)
Двадцать седьмая научно-практическая конференция
(20-25 мая 2014 г.)
(отчет)
Двадцать восьмая научно-практическая конференция
(08-13 октября 2014 г.)
(отчет)
Двадцать девятая научно-практическая конференция"
(19-25 ноября 2014 г.)
(отчет)
Тридцатая научно-практическая конференция
(19-25 января 2015 г.)
(отчет)
Тридцать первая научно-практическая конференция
(25 февраля - 1 марта 2015 г.)
(отчет)
Тридцать вторая научно-практическая конференция
(2 - 7 апреля 2015 г.)
(отчет)
Тридцать третья научно-практическая конференция
(20 - 27 мая 2015 г.)
(отчет)
Тридцать четвертая научно-практическая конференция
(13 - 17 октября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать пятая научно-практическая конференция
(24 - 27 ноября 2015 г.)
(отчет)
Тридцать шестая научно-практическая конференция
(29 декабря 2015 - 5 января 2016 г.)
(отчет)
Тридцать седьмая научно-практическая конференция
(19 - 22 апреля 2016 г.)
(отчет)
Тридцать восьмая научно-практическая конференция
(23 - 25 мая 2016 г.)
(отчет)

На главную | Объявления | Отчеты предыдущих конференций | История Украины | Контакты

Copyright © Zinet.info. Разработка и поддержка сайта - Студия веб-дизайна Zinet.info