Низькотемпературні механічні властивості високоентропійного сплаву Fe40Mn40Co10Cr10, пластичність якого індукована двійникуванням

  • T. V. Hryhorova Фізико технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України http://orcid.org/0000-0002-3585-9187
  • S. E. Shumilin Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, пр. Науки 47, Харків, 61103, Україна http://orcid.org/0000-0002-5664-6228
  • Yu. O. Shapovalov Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, пр. Науки 47, Харків, 61103, Україна http://orcid.org/0000-0001-9274-7352
  • Yu. O. Semerenko Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, пр. Науки 47, Харків, 61103, Україна http://orcid.org/0000-0003-2268-0572
  • O. D. Tabachnikova Фізико-технічний інститут низьких температур ім. Б.І. Вєркіна НАН України, пр. Науки 47, Харків, 61103, Україна http://orcid.org/0000-0002-1866-7941
  • M. A. Tikhonovsky Національний науковий центр ”Харківський фізико-технічний інститут”, вул. Академічна 1, Харків, 61108, Україна http://orcid.org/0000-0001-5889-0366
  • A. S. Tortika Національний науковий центр ”Харківський фізико-технічний інститут”, вул. Академічна 1, Харків, 61108, Україна http://orcid.org/0000-0001-8430-8587
  • M. I. Zehetbauer University of Vienna, Boltzmanngasse 5, Vienna A-1090, Austria
  • E. Schafler University of Vienna, Boltzmanngasse 5, Vienna A-1090, Austria
Ключові слова: високоентропійні сплави, пластичність, міцність, кріогенні температури

Анотація

В роботі проведено дослідження низькотемпературної пластичності, пружних та дисипативних характеристик, а також мікроструктурної еволюції високоентропійного сплаву Fe40Mn40Co10Cr10 у широкому інтервалі температур 300 – 0,5 К. Отримано температурні залежності межі текучості, деформаційного зміцнення, міцності та пластичності, а також акустичного поглинання та динамічного модуля Юнга. Знайдено, що структура сплаву Fe40Mn40Co10Cr10 у вихідному стані є однофазною з ГЦК ґраткою, а у деформованому стані при низьких температурах, стає двофазною за рахунок деформаційно-індукованого фазового переходу. Крім цього, EBSD-аналіз структури сплаву виявив зміну морфології зерен та появу двійникових дислокацій після пластичної деформації при всіх досліджених температурах. Акустичні дослідження показали, що перехід від початкового стану до деформованого змінює характер температурної залежності динамічного модуля Юнга від майже лінійного до ступеневого, та зменшує його абсолютні значення.
Сплав Fe40Mn40Co10Cr10 має відмінну міцність і пластичність при високій швидкості деформаційного зміцнення, що пояснюється значним внеском процесу двійникування. При зниженні температури від 300 до 4,2 К спостерігається сильна температурна залежність умовної границі текучості, яка вказує на термоактивований характер пластичної деформації сплаву у всьому дослідженому інтервалі температур.
В інтервалі температур 0,5-4,2 К спостерігалась аномалія межі текучості, а саме зменшення значення межі текучості при зниженні температури від 4,2 К до 0,5 К. Аномальна залежність межі текучості обумовлена зміною механізму подолання дислокаціями локальних бар'єрів від термоактивованого до інерційного, при цьому частина локальних перешкод долається дислокацiями безактиваційно. Це призводить до зменшення межи текучості з пониженням температури. При температурі 4,2 К і нижче, плавний характер пластичної деформації змінюється від плавного на стрибкоподібний. Стрибки починаються відразу після межі текучості і плавно збільшуються віл 40 МПа до ~ 160 МПа.
Отримані результати є вкрай корисними і важливими для практичних застосувань високоентропійних сплавів при низьких температурах.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

W. Yeh, S.K. Chen, S.J. Lіn, J.Y. Gan, T.S. Chіn, T.T. Shun, C.H. Tsau, S.Y. Chang. Adv. Eng. Mater., 6, 299 (2004).
2. B. Cantor, І.T.H. Chang, P. Knіght, A.J.B. Vіncent. Mater Scі Eng, A 375-377, 213 (2004).
3. A. Galі, E.P. George. Іntermetallіcs, 39, 74 (2013).
4. F. Otto, A. Dlouhy, Ch. Somsen, H. Beі, G. Eggeler et al. Acta Mater. 61 5743, (2013).
5. Zhang, T.T. Zuo, Z. Tang, M.C. Gao, K.A. Dahmen, P.K. Liaw, Z.P. Lu. Progr. Mater. Sci., 61, 1 (2014).
6. A.D. Pogrebnoak, I.V. Yakushchenko, A.A. Bagdasaryan, O.V. Bondar, R. Krause-Rehberg, G. Abadias, P. Chartier, K. Oyoshi, Y. Takeda, V.M. Beresnev, O.V. Sobol. Mater. Chem. Phys., 147, 1079 (2014).
7. M. Naeem, H. He, F. Zhang et al. Sci. Adv., 2020.
8. B. Gludovatz, E.P. George, R.O. Ritchie. JOM, 67, 2262 (2015).
D.A. Porter and K.E. Easterling. (Chapman & Hall, London, 1992).
10. Z. Li, D. Raabe. JOM, 69, 11 (2017).
11. Z. Wu, H. Bei, G.M. Pharr, E.P. George. Acta Mater., 81, 428 (2014).
12. G. Laplanche, A. Kostka, C. Reinhart, J. Hunfeld, G. Eggeler, E.P. George. Acta Mater., 128, 292 (2017).
13. E.D. Tabachnikova, M.A. Laktionova, Yu.A. Semerenko, S.E. Shumilin, and A.V. Podolskiy. Low Temp. Phys., 43, 1108 (2017); DOI: 10.1063/1.5004457.
14. Yu.A. Semerenko. Prybory i tekhnyka eksperymenta, 48 (3), 162 (2005). (Ю.А. Семеренко. Приборы и техника эксперимента, 48 (3), 162 (2005)) [in Russian]
15. Yu.A. Semerenko. Instruments and Experimental Techniques, 48, 608 (2005); DOI: 10.1007/s10786-005-0107-x
16. V.D. Natsik, Yu.A. Semerenko. Low Temp. Phys., 45, 551 (2019); DOI: 10.1063/1.5097366.
17. Yu.A. Semerenko, V.D. Natsik. Low Temp. Phys., 46, 78 (2020); DOI: 10.1063/10.0000367
18. V.V. Pustovalov. Low Temp. Phys., 34, 683 (2008).
19. V.V. Pustovalov. Low Temp. Phys. 26, 375 (2000).
20. V.V. Pustovalov, V.S. Fomenko. (Naukova dumka, Kiev, 2012).
21. B. Obst and A. Nyіlas. Mater. Scі. Engіn., A 137, 141 (1991).
22. B. Skoczen’, J. Bіelskі, S. Sgobba, and D. Marcіnek. Іntern. J. Plastіcіty, 26, 1659 (2010).
23. V.S. Bobrov, M.A. Lebedkin. Physics Of The Solid State, 35, 1881 (1993).
24. V.S. Bobrov, M.A. Lebedkin. Physics Of The Solid State, 31, 120 (1989).
25. M. Komarasamy, N. Kumar, Z. Tang, R.S. Mіshra & P.K. Lіaw. Mater. Res. Lett., 3 (1), 30 (2015).
26. V.I. Trefilov, Deformation hardening and destruction of polycrystalline metals, (Naukova dumka, Kiev, 1987).
27. E.F. Dudarev. (TSU, Tomsk, 1988).
28. R. Honicomb. Plastic deformation (Мir, Moscow, 1972).
29. S. Asgarі, E. El-Danaf, S.R. Kalіdіndі, R.D. Doherty. Met. Mater Trans A., 28, 1781 (1997).
Опубліковано
2020-07-29
Як цитувати
Hryhorova, T., Shumilin, S., Shapovalov, Y., Semerenko, Y., Tabachnikova, O., Tikhonovsky, M., Tortika, A., Zehetbauer, M., & Schafler, E. (2020). Низькотемпературні механічні властивості високоентропійного сплаву Fe40Mn40Co10Cr10, пластичність якого індукована двійникуванням. Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Фізика», (32), 41-48. Retrieved із https://periodicals.karazin.ua/physics/article/view/16129