ВВЕДЕНИЕ 3
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 4
1 Обзор Литературы 4
1.1 Высокоэнтропийные сплавы и роль конфигурационной энтропии 4
1.2 Неэквиатомный твёрдый раствор высокоэнтропийного сплава 9
1.3 Эффект сильного искажения кристаллической решётки 11
1.4 Медленная диффузионная кинетика 14
1.5 Эффект от алюминия 18
1.6 Интерметаллиды 24
1.7 Фаза B2 24
1.8 Фаза L12 25
1.9 Сигма фаза 25
1.10 Фаза Лавеса 26
2 Цель и задачи исследования 27
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 28
2 Материалы и методики исследования 28
2.1 Материал исследования и методика изготовления экспериментальных образцов
сплавов 28
2.2 Методика проведения гомогенизационного отжига 28
2.3 Методика проведения осадки 29
2.4 Методика пробподготовки образцов к металлографическим исследованиям. ...29
2.5 Растровая электронная микроскопия 30
2.6 Рентгеноструктурный анализ 30
2.7 Методика проведения измерений микротвёрдости по Виккерсу 31
2.8 Построение фазовых диаграмм 31
3 Результаты и их обсуждение 32
3.1 Термодинамическое моделирование сплавов Ti41,25Nb21,25Cr21,25V11,25Al5
и Ti38,75Nb18,75Cr18,75V8,75Al15 32
3.3 Исследование структуры сплавов Ti41,25Nb21,25Cr21,25V11,25Al5 и
Ti38,75Nb18,75Cr18,75V8,75Al15 после гомогенизационного отжига при температуре
1200°С в течение 24 часов и после осадки при температуре 800°С 34
3.5 Исследование механических свойств после осадки при температурах 22°С,
600°С и 800°С 40
3.6 Исследование микротвёрдости в исходном состоянии и после осадки 43
4 Экономическое обоснование внедрения разработки, перспективы и способы достижения вывода ВЭСов на промышленный уровень 44
Выводы 49
Список использованной литературы
Высокоэнтропийные сплавы (ВЭСы) - это новый перспективный класс металлических сплавов, которые рассматриваются как потенциально возможные перспективные конструкционные материалы для использования при высоких температурах из-за их привлекательных особенностей. В целях полной реализации потенциала ВЭСов в качестве высокотемпературных материалов были введены ВЭСы на основе тугоплавких металлов. Ряд ВЭСов, основанных на тугоплавких элементах, показал превосходную высокотемпературную прочность, превышающую используемые в настоящее время суперсплавы на основе никеля. Однако многие ВЭСы имеют большую плотность и вес, поэтому это накладывает ограничения использования таких материалов на практике. Данную проблему пытаются решить заменой тяжёлых элементов на более лёгкие, с высокими температурами плавления.
В качестве элемента, который может заменить более тяжёлые элементы является алюминий. Он намного дешевле и помимо очевидного снижения плотности, в ряде исследований отмечается благотворное влияние Al на механические свойства ВЭСов, в частности, увеличение высокотемпературной прочности и прочности при комнатной температуре.
В данной работе были исследованы сплавы Ti41,25Nb21,25Cr21,25V11,25Al5 и Ti38,75Nb18,75Cr18,75V8,75Al15, проанализировано влияние осадки при высоких температурах на механические свойства и структуру сплавов.
1. Термодинамическое моделирование показало, что сплавы Ti41,25Nb21,25Cr21,25V11,25Al5 и Ti38,75Nb18,75Cr18,75V8,75Al15 при температуре 800°C имеют двухфазную систему - ОЦК и фазу Лавеса С14. При температуре 1200°C сплавы имеют одну фазу - ОЦК.
2. Во всех сплавах после гомогенизационного отжига одна фаза - ОЦК. При температуре осадки 800°C сплав Ti41,25Nb21,25Cr21,25V11,25Al5 состоит из двух фаз - ОЦК и фазы Лавеса С15, а сплав Ti38,75Nb18,75Cr18,75V8,75Al15 состоит из двух фаз: ГПУ и фазы Лавеса С15.
3. По результатам испытаний на одноосное сжатие было определено, что
при комнатной температуре предел текучести у сплава Ti41,25Nb21,25Cr21,25V11,25Al5 выше, чем у сплава Ti38,75Nb18,75Cr18,75V8,75Al15. Пластическая область у сплава Ti41,25Nb21,25Cr21,25V11,25Al5 отсутствует. При 600°C предел текучести ниже чем при 22°C, но он так же увеличивается с ростом содержания алюминия. При 800°C тенденция роста предела текучести с ростом содержания алюминия сохраняется.
4. Микротвёрдость сплавов после осадки при температуре 600°C не изменилась, однако при температуре 800°C сплав Ti38,75Nb18,75Cr18,75V8,75Al15 показал прирост микротвёрдости на 53% по сравнению с температурами 22°C и 600°C.
