بررسی اثر پیرسازی بر ریزساختار و سختی آلیاژ آنتروپی بالای Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6

مهندسی متالورژی و مواد

مقاله 1، دوره 34، شماره 3 - شماره پیاپی 31، مهر 1402، صفحه 1-14   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jmme.2023.80793.1101

نویسندگان

ابراهیم یوسفی¹؛ معصومه سیف اللهی^{* 2}؛ سید مهدی عباسی²

¹مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر.

²مجتمع دانشگاهی مواد و فناوری‌های ساخت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر

چکیده

در این پژوهش، تأثیر پارامترهای دما و زمان پیرسازی بر ریزساختار و سختی آلیاژ آنتروپی بالای Al₁₀Co₂₅Cr₈Fe₁₅Ni₃₆Ti₆ مورد بررسی قرار گرفته است. نمونه‌ها در دماهای 850، 900 و 950 درجه سانتی‌گراد به مدت 16-1 ساعت پیرسازی شدند و ریزساختار آنها توسط تفرق اشعه ایکس و میکروسکوپ الکترونی روبشی ارزیابی شد. ریزساختار شامل رسوبات ′γ و فاز NiAl در زمینه γ است. با افزایش دمای پیرسازی، کسر حجمی و اندازه رسوبات ′γ در زمان 8 ساعت از 60 درصد و 338 نانومتر در 850 درجه سانتی‌گراد تا 31 درصد و 123 نانومتر در 950 درجه سانتی‌گراد کاهش یافته است. همچنین مورفولوژی رسوبات ′γ اولیه از شبه کروی به کروی تغییر پیدا کرده است. با افزایش دمای پیرسازی ابتدا سختی نمونه‌ها از 314 تا 329 ویکرز افزایش و سپس تا 327 ویکرز کاهش پیدا کرده است. بهترین خواص کششی دمای بالا با استحکام کششی 9/840 مگاپاسکال و انعطاف‌پذیری 9/17 درصد در دمای پیرسازی 850 درجه سانتی‌گراد حاصل شده است.

کلیدواژه‌ها

آلیاژ آنتروپی بالا؛ Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6؛ گاماپرایم؛ ریزساختار؛ سختی

مراجع

[1] B.S. Murty and J.W.Yeh, High Entropy Alloys”, 1st ed. Elsevier, 2019. ‏

[2] Sh. Kumar, M. Mangish, S. Kumar, A. Sharma, B. Ahn, V. Kumar, “A review on High-Temperature Applicability: A milestone for high entropy alloys”, Engineering Science and Technology, an International Journal, vol. 35, pp. 101211, 2022.

[3] H. M. Daoud, A. M. Manzoni, N. Wanderka, U. Glatzel, “High-temperature tensile strength of Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6 compositionally complex alloy (high-entropy alloy)”, Journal of materials, vol. 67, pp. 2271-2277, 2015.

[4] J. Y. He, H. Wang, Y. Wu, X. J. Liu, H. H. Mao, T. G. Nieh, Z. P. Lu, “Precipitation behavior and its effects on tensile properties of FeCoNiCr high-entropy alloys”, Intermetallics, vol. 79, pp. 41-52, 2016.

[5] A. M. Manzoni, S. Haas, H. Daoud, U. Glatzel, C. Förster, N. Wanderka, “Tensile behavior and evolution of the phases in the Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6 compositionally complex/high entropy alloy”, Entropy, vol. 20, pp. 646-665, 2018.‏

[6] L. Jiang, H. Jiang, Y. Lu, T. Wang, Z. Cao, T. Li, “Mechanical properties improvement of AlCrFeNi2Ti0. 5 high entropy alloy through annealing design and its relationship with its particle-reinforced microstructures”, Journal of Materials Science & Technology, vol. 31, pp. 397-402, 2015.

[7] A. Munitz, S. Salhov, G. Guttmann, N. Derimow, M. Nahmany, “Heat treatment influence on the microstructure and mechanical properties of AlCrFeNiTi0. 5 high entropy alloys”, Materials Science and Engineering: A, vol. 742, pp. 1-14, 2019.‏

[8] Q. Guo, X. Xu, X. Pei, Z. Duan, P. K. Liaw, H. Hou, Y. Zhao, “Predict the phase formation of high-entropy alloys by compositions”, Journal of Materials Research and Technology, vol. 22, pp. 3331-3339, 2022.

[9] A. Semenyuk, S. Zherebtsov, N. Stepanov, “The as-cast precipitation-strengthened N-doped Fe40Mn40Co10Cr10 high-entropy alloys”, Materials Letters, vol. 335, pp.133756, 2023.

[10] A. Munitz, S. Salhov, S. Hayun, N. Frage, “Heat treatment impacts the micro-structure and mechanical properties of AlCoCrFeNi high entropy alloy”, Journal of Alloys and Compounds,vol. 683, pp. 221-230, 2016.

[11] T.M. Butler, and M. L. Weaver, “Investigation of the phase stabilities in AlNiCoCrFe high entropy alloys”, Journal of Alloys and Compounds, vol. 691, pp. 119-129, 2017.

[12] J. Yuan, H. Zhang, Z. Wang, P. Han, J. Qiao, “Contribution of coherent precipitates on mechanical properties of CoCrFeNiTi0.2 high-entropy alloy at room and cryogenic temperatures”, Intermetallics,vol. 154, pp. 107820, 2023.

[13] L. Ma, J. Wang, Z. Lai, Z. Wu, B. Yang, P. Zhao, “Microstructure and mechanical property of Al56-xCo24Cr20Nix eutectic high-entropy alloys with an ordered FCC/BCT phase structure”, Journal of Alloys and Compounds, vol. 936, pp. 168194, 2023.

[14] X. Zeng, F. Li, X. Zhou, W. Yan, J. Li, D. Dongye Yang, Q. Shen, X. Wang, M. Liu, “The phase stability at intermediate-temperature and mechanical behavior of the dual-phase AlCoCr0.5FexNi2.5 high entropy alloys”, Materials Chemistry and Physics, vol. 297, pp. 127314, 2023.

[15] Q. Shen, D. Huang, F. Li, M. Liu, X. Wang, “Microstructures and mechanical properties of the precipitation strengthened Al0.4Cr0.7FexNi2V0.2 high entropy alloys”, Materials Science and Engineering: A, vol. 864, pp. 144606, 2023.

[16] M. Asgarkhani, M. Seifollahi, S. M. Abbasi, A. Akhondzadeh, “The effects of Homogenization on microstructure and mechanical properties of AlCoCrFeNi high entropy alloys”, 8th International Conference on Mechanical Engineering, Materials and Metallurg, Tehran, pp. October 7-8,  2019. (In Persian)

 [17] M. Asgarkhani, M. Seifollahi, S. M. Abbasi, “Effect of ageing on the microstructure and mechanical properties of Al0.7CoCrFeNi high entropy alloy”, International Journal of Engineering, vol. 36, pp. 1-7, 2023.

[18] A. M. Manzoni, S. Haas, J. M. Yu, H. M. Daoud, U. Glatzel, H. Aboulfadl, N. Wanderka, “Evolution of γ/γ'phases, their misfit and volume fractions in Al10Co25Cr8Fe15Ni36Ti6 compositionally complex alloy”, Materials Characterization, vol. 154, pp. 363-376. 2019.

[19] T. K. Tsao, A. C. Yeh, C. M. Kuo, K. Kakehi, H. Murakami, J. W. Yeh, S. R. Jian, “The high temperature tensile and creep behaviors of high entropy superalloy”, Scientific reports, vol. 7, pp. 1-9, 2017.

[20] R. Völkl, U. Glatzel, M. Feller-Kniepmeier, “Measurement of the lattice misfit in the single crystal nickel based superalloys CMSX-4, SRR99 and SC16 by convergent beam electron diffraction”, Acta materialia, vol. 46, pp. 4395-4404, 1998.

[21] H. Biermann, M. Strehler, H. Mughrabi, “High-temperature measurements of lattice parameters and internal stresses of a creep-deformed monocrystalline nickel-base superalloy”, Metallurgical and Materials Transactions A, vol. 27, pp. 1003-1014, 1996.‏

[22] M. Shamsian, H. Arabi, M. A. Boutorabi, “Investigation of Morphology and Particle Size of γ' in Nickel Base Superalloy X-750 under Different Aging Temperatures”, Journal of Advanced Materials and Technologies, Vol.9, 43-51, 2020. In Persian

[23] A. Baldan, A. “Review progress in Ostwald ripening theories and their applications to nickel-base superalloys Part I: Ostwald ripening theories”, Journal of materials science, vol. 37, pp. 2171-2202, 2002.