مهندسی متالورژی

مهندسی متالورژی

تاثیر فرآیند تغییرشکل مکانیکی بر همگن‌سازی آلیاژ آنتروپی بالای FeCoCrNiC

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
امیر سیف الدینی
دانشکده مهندسی معدن و متالورژی - بخش متالورژی صنعتی
10.22076/me.2024.2038976.1415
چکیده
در این تحقیق ریزساختار، خواص مکانیکی آلیاژ آنتروپی بالای ریختگی FeCoCrNiC مورد بررسی قرار گرفت. فرآیند نورد گرم یکبار در دمای °C 1000 و بار دیگر در دمای ᵒC 1100 انجام شد به گونه‌ای که بین هر مرحله نورد، عملیات همگن‌سازی در دمای ᵒC 1000 به مدت 5 ساعت انجام شد. به منظور تعیین فازهای موجود در آلیاژ، آنالیز فازی پراش پرتو ایکس، برای بررسی تغییرات ریزساختاری از میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی ، برای خواص مکانیکی آزمون‌های ریزسختی سنجی مدنظر قرار گرفت. نتایج بررسی‌ها نشان داد که آلیاژ آنتروپی بالای FeCoCrNiC در شرایط ریخته‌گری شده دارای ساختار غیرهمگن سه فازی بود شامل فاز زمینه با ساختار FCC، مناطقی با مقدار کروم بالا با ساختار BCC و فاز گرافیت است. از این رو مقادیر سختی در هر فاز نسبت به فاز دیگر اختلاف زیادی داشت. برای رفع این مشکل عملیات همگن سازی طی یک سری مراحل ترمومکانیکی در دستور کار قرار گرفت. بررسی‌ها نشان داد که بعد از عملیات ترمومکانیکی، گرافیت‌ها در ساختار پخش و تا حد زیادی حل شده بودند و از این رو مقدار آن‌ها کاهش یافته بود. همچنین نتایج سختی به مراتب همگن‌تر شده بود.
کلیدواژه‌ها
آلیاژ آنتروپی بالا
فرایند ترمومکانیکی
همگن‌سازی
ریزساختار
میکروسختی

عنوان مقاله English

The influence of mechanical deformation processes on the homogenization of the FeCoCrNiC high-entropy alloy

نویسنده English

Amir Seifoddini
Associate professor; Department of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده English

This study investigates the microstructure and mechanical properties of as-cast high-entropy alloy FeCoCrNiC. The alloy was subjected to hot rolling at 1000°C and 1100°C, followed by homogenization at 1000°C for 5 hours between each rolling pass. X-ray diffraction (XRD) analysis was employed to identify the phases present, while optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (SEM) were used to examine microstructural changes. Microhardness testing was conducted to evaluate mechanical properties. The as-cast alloy exhibited a non-homogeneous, three-phase microstructure consisting of an FCC matrix, chromium-rich BCC regions, and graphite. This resulted in significant variations in hardness across different phases. To address this issue, a series of thermomechanical treatments were performed. The results showed that after thermomechanical processing, the graphite particles were dispersed and partially dissolved, leading to a reduction in their quantity and a more homogeneous microstructure. Consequently, the hardness values became more uniform.

Keywords: High-entropy alloy, thermomechanical processing, homogenization, microstructure, microhardness.

کلیدواژه‌ها English

High-entropy alloy
thermomechanical processing
homogenization
microstructure
microhardness
1.        Zhang W, Liaw PK, Zhang Y. Science and technology in high-entropy alloys. Sci China Mater. 2018;61(1):2–22.
2.        Yeh JW, Chen YL, Lin SJ, Chen SK. High-Entropy Alloys – A New Era of Exploitation. Mater Sci Forum. 2007;560:1–9.
3.        George EP, Raabe D, Ritchie RO. High-entropy alloys. Nat Rev Mater. 2019;4(8):515–534.
4.        Liu B, Wang J, Liu Y, Fang Q, Wu Y, Chen S, et al. Microstructure and mechanical properties of equimolar FeCoCrNi high entropy alloy prepared via powder extrusion. Intermetallics. 2016;75:25–30.
5.        Jien-Wei YEH. Recent progress in high entropy alloys. Ann Chim Sci Mat. 2006;31(6):633–648.
6.        Chen S, Tong Y, Liaw PK. Additive manufacturing of high-entropy alloys: A review. Entropy. 2018;20(12):712-724.
7.        Pickering EJ, Jones NG. High-entropy alloys: a critical assessment of their founding principles and future prospects. Int Mater Rev. 2016;61(3):183–202.
8.        Nutor RK, Cao Q, Wang X, Zhang D, Fang Y, Zhang Y, et al. Phase Selection, Lattice Distortions, and Mechanical Properties in High-Entropy Alloys. Advanced Engineering Materials. 2020,22:2000466-2000502.
9.        Zhang Y, Ting T, Tang Z, Gao MC, Dahmen KA, Liaw PK, et al. Microstructures and properties of high-entropy alloys. Prog Mater Sci. 2014;61:1–93.
10.      Beke DL, Erdélyi G. On the diffusion in high-entropy alloys. Mater Lett. 2016;164:111–113.
11.      Wang R, Tang Y, Li S, Ai Y, Li Y, Xiao B, et al. Effect of lattice distortion on the diffusion behavior of high-entropy alloys. J Alloys Compd. 2020;825:154099-154107.
12.      Sistla HR, Newkirk JW, Frank Liou F. Effect of Al/Ni ratio, heat treatment on phase transformations and microstructure of AlxFeCoCrNi2-x (x=0.3, 1) high entropy alloys. Mater Des . 2015;81:113–121.
13.      Qiu Y, Thomas S, Fabijanic D, Barlow AJ, Fraser HL, Birbilis N. Microstructural evolution, electrochemical and corrosion properties of Al x CoCrFeNiTi y high entropy alloys. Mater Des . 2019;170:107698-107713.
14.      He Q, Yang Y. On lattice distortion in high entropy alloys. Front Mater. 2018;5(July):1–8.
15.      Cao BX, Wang C, Yang T, Liu CT. Cocktail effects in understanding the stability and properties of face-centered-cubic high-entropy alloys at ambient and cryogenic temperatures. Scr Mater. 2020;187:250–255.
16.      Chen SY, Tong Y, Tseng KK, Yeh JW, Poplawsky JD, Wen JG, et al. Phase transformations of HfNbTaTiZr high-entropy alloy at intermediate temperatures. Scr Mater. 2019;158:50–56.
17.      Lin Q, Liu J, An X, Wang H, Zhang Y, Liao X. Cryogenic-deformation-induced phase transformation in an FeCoCrNi high-entropy alloy. Mater Res Lett . 2018;6(4):236–243.
18.      Zhao C, Li J, Liu Y, Wang WY, Kou H, Beaugnon E, et al. Tailoring mechanical and magnetic properties of AlCoCrFeNi high-entropy alloy via phase transformation. J Mater Sci Technol. 2021;73:83–90.
19.      Wani IS, Sathiaraj GD, Ahmed MZ, Reddy SR, Bhattacharjee PP. Evolution of microstructure and texture during thermo-mechanical processing of a two phase Al0.5CoCrFeMnNi high entropy alloy. Mater Charact . 2016;118:417–424.
20.      Zhao C, Li J, He Y, Wang J, Wang WY, Kou H, et al. Effect of strong magnetic field on the microstructure and mechanical-magnetic properties of AlCoCrFeNi high-entropy alloy. J Alloys Compd. 2020;820:153407-153415.
21.      Huang S, Li W, Li X, Schönecker S, Bergqvist L, Holmström E, et al. Mechanism of magnetic transition in FeCrCoNi-based high entropy alloys. Mater Des . 2016;103:71–74.
22.      Lin D, Xu L, Han Y, Zhang Y, Jing H, Zhao L, et al. Structure and mechanical properties of a FeCoCrNi high-entropy alloy fabricated via selective laser melting. Intermetallics. 2020;127:106963-109973.
23.      Huang TD, Jiang L, Zhang CL, Jiang H, Lu YP, Li TJ. Effect of carbon addition on the microstructure and mechanical properties of CoCrFeNi high entropy alloy. Sci China Technol Sci. 2018;61(1):117–23.
24.      Průša F, Cabibbo M, Šenková A, Kučera V, Veselka Z, Školáková A, et al.                                                                             High-strength ultrafine-grained CoCrFeNiNb high-entropy alloy prepared by mechanical alloying: Properties and strengthening mechanism. J Alloys Compd. 2020;155308-155327.
25.      Chen Z, Chen W, Wu B, Cao X, Liu L, Fu Z. Effects of Co and Ti on microstructure and mechanical behavior of Al0.75FeNiCrCo high entropy alloy prepared by mechanical alloying and spark plasma sintering. Mater Sci Eng A. 2015;648:217–224.
مهندسی متالورژی
دوره 28، شماره 2
تابستان 1404
صفحه 99-107

  • تاریخ دریافت 28 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 03 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 29 مرداد 1403