Застосування ВЕСів у промисловості

1. Багатокомпонентні високоентропійні AlSiNiCoFeCrTi та AlSiNiCoFeCr покриття на сталі

д.т.н., проф. О. І. Юркова, м.н.с. В.В. Чернявський, студ. О.М.
Матвєєв, Гандзюк С.Ю.
Національний технічний університет України «КПІ», Інженерно –
фізичний факультет, кафедра ВТМтаПМ

2. Застосування ВЕСів у промисловості

Форми для лиття
Ріжучий інструмент
Філь’єри

3. Матеріали і методика проведення експерименту

Обґрунтування вибору вихідних
складових покриттів
Ентропія
Сплав
Ентальпія
змішання ΔSmix, змішання ΔНmix, атомних
Дж·моль-1·К-1
кДж/моль
Підготовка
вихідної суміші
Різниця
КВЕ
радіусів δ, %
AlCoNiFeCrSi
14,89
-18,76
6,49
6,64
AlCoNiFeCrSiTi
16,17
-19,16
7,94
6,28
Пресування
Електронно-променева плавка
Дослідження структури та
фазового складу
Покриття
Визначення механічних
характеристик

4. Мікроструктура покриттів з AlNiCoFeCrSi та AlNiCoFeCrSiТі сплавів

а
г
б
в
д
е
а, г – біля підкладки; б, д – в об’ємі; в, е – біля поверхні
СЕМ зображення мікроструктури AlSiNiCoFeCr (а, б, в) та AlSiNiCoFeCrТі (г, д, е) покриттів, отриманих електронно-променевим
наплавленням

5. Хімічний склад (% мас.) і середня електронна концентрація фазових складових AlSiNiCoFeCr та AlNiSiCoFeCrТі покриттів

Покриття
Ті
КВЕ
16,66
-
6,64
24,74
15,68
-
6,12
16,63
22,95
13,33
-
6,77
11,93
14,99
24,58
28,13
-
6,07
14,28
14,28
14,28
14,28
14,28
14,28
6,28
21,02
22,72
14,07
4,99
15,57
20,87
0,76
6,58
Сіра
8,67
12,04
21,12
11,26
12,24
14,56
20,11
6,37
Світло-сіра
10,62
8,38
4,72
25,77
23,87
11,01
15,63
6,41
Область
Al
Si
Ni
Co
Fe
Cr
Номінальний
16,67
16,67
16,67
16,67
16,66
Темно-сіра
10,11
2,41
22,05
25,01
Сіра
10,6
21,54
14,95
Світло-сіра
11,22
9,15
Номінальний
14,28
Темно-сіра
AlSiNiCoFeCr
AlSiNiCoFeCrТі

6. Ренгтгеноструктурний аналіз сумішей порошків та отриманих покриттів

Відносна інтенсивність
Відносна інтенсивність
AlNiCoFeCrSi
2θ, град
Суміш
(100)β
AlNiCoFeCrSіТі
(100)β
2θ, град
Покриття

7. Твердість AlSiNiCoFeCr та AlNiSiCoFeCrТі покриттів

AlNiSiCoFeCrТі
AlSiNiCoFeCr
Відстань від поверхні, мкм
AlNiSiCoFeCrТі
Мікротвердість, ГПА
Мікротвердість, ГПа
Твердість AlSiNiCoFeCr та
AlNiSiCoFeCrТі покриттів
AlNiSiCoFeCr
Матеріал

8. Висновки

• Показана можливість формування покриттів з багатокомпонентних AlNiCoFeCrSi та
AlNiCoFeCrSiТі високоентропійних сплавів методом електронно-променевої наплавки та
встановлено їх структура, фазовий та хімічний склад та мікротвердість.
• Встановлено, що мікроструктура покриттів з AlNiCoFeCrSi та AlNiCoFeCrSiТі сплавів
складається з 3-х фаз: світло-сірої, сірої та темно-сірої. В покриттях з обох сплавів
мікроструктура змінюється від поверхні до підкладки, при чому на межі підкладка–покриття
утворюється перехідна зона з більш однорідною структурою.
• Показано, що розподіл хімічних елементів в об’ємі сплаву неоднорідний та відрізняється від
номінального.
• Рентгенівськими дослідженнями встановлено формування в покриттях твердого розчину з
упорядкованою ОЦК структурою, в якій входять всі вихідні компоненти порошкової суміші.
Встановлено істотне підвищення мікротвердості покриттів у порівнянні з твердістю вихідних
елементів та в 4-5 разів вище твердості сталевої підкладки (HV= 2,2 ГПа). Мікротвердість
покриття з AlNiCoFeCrSi сплаву становить 9,2±0,21 ГПа, а при додаванні Ті мікротвердість
покриття з AlNiCoFeCrSiТі сплаву підвищується до 11,25±0,32 ГПа. Висока мікротвердість
AlNiCoFeCrSi та AlNiCoFeCrSiТі покриттів обумовлена композиційним фактором зміцнення на
рівні кристалічної , тобто формуванням пересичених ОЦК твердих розчинів заміщення з

9. Дякую за увагу!