АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО СПЛАВА Al_0.5CoCuCrNiFe

Ю.А. Семеренко¹, Е.Д. Табачникова¹, М.А. Лактионова¹, М.А. Тихоновский², А.С. Тортика²

¹ФТИНТ им. Б.И. Веркина НАНУ, г. Харьков, Украина, e-mail: semerenko@ilt.kharkov.ua

²ННЦ ХФТИ НАНУ, г. Харьков, Украина, e-mail: tikhonovsky@kipt.kharkov.ua

Новым перспективным направлением создания высокопрочных, термически стабильных металлических материалов является разработка многокомпонентных однофазных высокоэнтропийных сплавов. Многокомпонентный однофазный твердый раствор замещения является более высокопрочным и термодинамически устойчивым по сравнению с многофазным поскольку повышенное значение энтропии смешения обусловливает термическую устойчивость твердого раствора, а повышенные прочностные характеристики обеспечиваются благодаря твердорастворному упрочнению.

В настоящей работе методом механической резонансной спектроскопии в области температур 4.2÷320К впервые изучены температурные зависимости декремента колебаний d и модуля Юнга Е литого многокомпонентного высокоэнтропийного сплава Al_0.5CoCuCrNiFe.

Образцы сплава размером 6х8х30 мм³ получали сплавлением компонентов (чистота не хуже 99.9%) в дуговой печи в атмосфере очищенного аргона с использование нерасходуемого вольфрамового электрода. С целью обеспечения однородности распределения компонентов сплав переплавлялся не менее 5 раз с переворачиванием слитков. По данным весового контроля потери компонентов при сплавлении отсутствуют. Металлографические исследования шлифов показали отсутствие макроскопической ликвации в слитках. Сплав имел типичную дендритную микроструктуру (см. рис 1).

Сплав имеет ГЦК решетку с параметром 0.359нм, при этом элементный состав дендритов и междендритных областей заметно различен [1].

Фактический состав изученного образца (вес. %): Аl 4.46%; Co 19.48%; Cu 21.01%; Cr 17.18%; Ni 19.4%; Fe-18.46%. Плотность 7.979 г/см³.

Акустические измерения выполнены на частоте изгибных колебаний 530Гц в амплитудно-независимой области деформации e₀~10^-7. В процессе измерений температура измерялась с точностью 50мK. Скорость изменения температуры составляла ~ 1 К/мин.

Установлено, что при повышении температуры от 4.2К до 320К модуль Юнга сплава монотонно понижается от 194 ГПА до 182 ГПа, а поглощение возрастает (рис. 2). Полученные значения Е согласуются с литературными данными для сплавов подобного состава [2], а на температурных зависимостях d и Е не наблюдаются какие-либо существенные особенности релаксационной природы. Отсутствие на полученных температурных зависимостях акустических свойств особенностей, характерных для структурно-фазовых превращений, свидетельствует о стабильности структуры изученного литого многокомпонентного высокоэнтропийного сплава Al_0.5CoCuCrNiFe в исследованном интервале температур.

[1] Chung-Chin Tung, Jien-Wei Yeh, Tao-tsung Shun, Swe-Kai Chen, Yuan-Sheng Huang and Hung-Cheng Chen. On the elemental effect of AlCoCrCuFeNi high-entropy alloy system, Materials Letters 61, Issue 1, 1–5 (2007).

[2] K.B. Zhang, Z.Y. Fu, J.Y. Zhang, W.M. Wang, H. Wang, Y.C. Wang, Q.J. Zhang, J. Shi. Microstructure and mechanical properties of CoCrFeNiTiAlx high-entropy alloys. Materials Science and Engineering: A 508, Issues 1–2, 214–219 (2009).