ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 26 № 4 2024 158 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ открывая перспективы для дальнейших исследований и улучшений в области высокоэнтропийных сплавов и их применения [7]. Легирование высокоэнтропийных сплавов Одним из наиболее перспективных методов улучшения свойств ВЭС является легирование – процесс добавления различных элементов в основной состав сплава. Легирование открывает новые возможности для адаптации ВЭС под специфические требования различных отраслей промышленности. Авторами будут рассмотрены различные свойства ВЭС, измененные методом легирования. Легирование может оказывать значительное влияние на коррозионную стойкость высокоэнтропийных сплавов. Различные легирующие элементы могут по-разному взаимодействовать с окружающей средой и вызывать различные типы коррозии. В исследовании [8] было изучено влияние элемента Mo на микроструктуру, коррозионные свойства и состав пассивной пленки литого AlCrFeNi3Mox, где x = 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4). Сплав Mo0,3 имеет скорость коррозии 0,0155 мм/год и обладает превосходной коррозионной стойкостью по сравнению со сплавом Mo0. Повышенная коррозионная стойкость обусловлена превосходными защитными свойствами пассивной пленки с повышенным содержанием Cr2O3 и оксидов Мо, встроенных в пассивную пленку. В исследовании [10] было обнаружено, что добавление соответствующего количества Co для замены Cr в сплаве Fe35Ni20Cr20 положительно влияет на коррозийную стойкость сплава. Повышения износостойкости достигают за счет легирования бором [10], ниобием [11], карбидом вольфрама [12]. Легирование бором (0,3 ат. %) изменяет микроструктуру и механизм деформации сплава, что приводит к 35-кратному увеличению износостойкости. Основной механизм улучшения связан с формированием наноструктурированных слоев и изменением типа износа под воздействием высоких нагрузок. Исследование показало, что добавление ниобия изменяет микроструктуру сплава, значительно повышает твердость и износостойкость покрытий, но снижает их коррозионную стойкость. Максимальная износостойкость наблюдалась при содержании ниобия 1,5 мол. %, при этом коэффициент износа снизился до 84 % при нагрузках 10 и 20 Н по сравнению с исходным сплавом без ниобия. Добавление 5–20 % карбида вольфрама (WC) в высокоэнтропийный сплав CrFeCoNi значительно улучшает его механические свойства. Твердость сплава увеличивается, улучшаются коррозионная стойкость и сопротивляемость износу. Особенно эффективным оказалось добавление 20 % WC, что привело к значительному повышению общей коррозионной стойкости и снижению износа примерно в 4,5 раза. Для более наглядного сравнения результаты исследований занесены в табл. 1, где приведены данные о скорости износа различных высокоэнтропийных сплавов до и после легирования. Эти данные позволяют оценить эффективность легирования в улучшении износостойкости ВЭС. Из представленных в табл. 1 данных видно, что легирование значительно улучшает износостойкость высокоэнтропийных сплавов. Например, для сплава CoCrFeNi легирование бором (B) снизило скорость износа с 2,6 · 10–5 до 8,3 · 10–6 мм3/(Н·м) при нагрузке 2 Н. Аналогично добавление ниобия (Nb) в сплав AlCr2FeCoNi значительно уменьшило скорость износа – с 18,7 · 10–6 до 5,2 · 10–6 мм3/(Н·м) при нагрузке 5 Н. Введение вольфрама (W) в сплав CrFeCoNi также показало значительное снижение скорости износа – с 1,7 · 10–4 до 3,8 · 10–6 мм3/(Н · м) при нагрузке 5 Н. Эти результаты подтверждают, что легирование является эффективным методом повышения износостойкости высокоэнтропийных сплавов, и это делает их более пригодными для применения в условиях высоких нагрузок и интенсивного износа. Легирование высокоэнтропийных сплавов элементами Nb [13], La [14], Y [15] существенно улучшает их температурную стойкость за счет изменения микроструктуры и химического состава. Указанные элементы способствуют формированию термодинамически стабильных фаз и защитных оксидных пленок, которые препятствуют росту зерен, уменьшают диффузионную подвижность атомов и защищают материал от окисления и коррозии. В результате ВЭС становятся более устойчивыми к высоким температурам и агрессивным условиям эксплуатации, что расширяет их применение в различных высокотехнологичных отраслях промышленности, таких как аэрокосмическая, энергетическая и автомобильная.
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1