Comparison of approaches based on the Williamson-Hall method for analyzing the structure of an Al0.3CoCrFeNi high-entropy alloy after cold deformation

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 3 2022 91 MATERIAL SCIENCE Введение Высокоэнтропийные сплавы (ВЭС) являются новым и перспективным классом материалов, которые привлекают внимание как ученых, так и инженеров всего мира. В частности, это связано с рядом высоких эксплуатационных свойств, характерных для ВЭС [1, 2]. Наиболее распространенными и изученными являются сплавы, основанные на сочетании кобальта, хрома, железа, никеля и дополнительного элемента, в качестве которого могут выступать различные металлы. В частности, множество научных работ посвящено таким сплавам, как CoCrFeMnNi (сплав Кантора), и сплавам системы AlxCoCrFeNi [3, 4, 5]. Среди всех сплавов системы AlxCoCrFeNi отдельное внимание привлекают ВЭС с x ≤ 0,3. Для материалов с данным составом характерно наличие только одной фазы с гранецентрированной кубической решеткой (ГЦК). Такие сплавы обладают высокой пластичностью (для них является возможным достижение высоких степеней деформации без видимых следов разрушения), отличной коррозионной стойкостью и фазовой стабильностью при высоких температурах. В то же время данные материалы обладают невысокой твердостью и характеризуются низкими значениями предела текучести. Прочностные свойства этих сплавов могут быть существенно повышены путем их пластической деформации и термической обработки. Согласно ряду литературных источников термомеханическая обработка сплава Al0,3CoCrFeNi приводит к его упрочнению и повышению твердости при сохранении достаточного уровня пластичности [6–8]. Одним из эффективных методов исследования структуры пластически деформированных сплавов является профильный анализ рентгенограмм, полученных методом дифракции рентгеновского излучения. Использование данного подхода позволяет оценить особенности дефектов кристаллического строения сплавов. Наиболее распространенным методом профильного анализа для металлов является классический метод Вильямсона–Холла. Использование этого метода позволяет оценить искажения кристаллической решетки и размеры областей когерентного рассеяния (ОКР). Однако известно, что метод Вильямсона–Холла характеризуется высокой ошибкой аппроксимации данных при анализе материалов, которым свойственна высокая анизотропия упругих свойств. Поэтому при анализе подобных сплавов методами профильного анализа вводятся специальные поправки, учитывающие зависимость упругих свойств от направления в кристаллической решетке. Несмотря на то что данные методы широко используются при анализе металлов и сплавов, на данный момент не существует работ, в которых проведен исчерпывающий сравнительный анализ методов профильного анализа для исследования структуры высокоэнтропийных сплавов. В рамках настоящей работы проведено сравнение нескольких методов профильного анализа на примере пластически деформированных слитков высокоэнтропийного сплава Al0,3CoCrFeNi. С использованием различных методов были оценены дефекты кристаллического строения и показана их связь с микротвердостью деформированного сплава. Получение образцов. Методы исследования структуры и свойств материалов В данной работе объектами исследований являлись слитки высокоэнтропийного сплава Al0,3CoCrFeNi. Слитки были получены из технически чистых металлов методом аргонодуговой плавки в медном водоохлаждаемом тигле. С целью равномерного распределения химических элементов переплав осуществлялся не менее 10 раз. Потеря массы при выплавке не превышала 0,2 %. Элементный состав слитков оценивали методом микрорентгеноспектрального анализа с использованием сканирующего электронного микроскопа EVO50 XVP (Carl Zeiss) и детектора для энергодисперсионного микрорентгеноспектрального анализа X-Act (Oxford Instruments). Согласно полученным данным отклонение фактического состава от планируемого не превышало 0,6 ат. %. Хорошо известно, что для структуры материалов, полученных методами плавки и литья, характерно наличие дендритов большого размера, а также ярко выраженной неоднородности химического состава (т. е. дендритной ликвации). С целью получения более гомогенного состава и мелкозернистой структуры была проведена термомеханическая обработка слитков, которая

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1