ВВЕДЕНИЕ 4
ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 6
1.1 Высокоэнтропийные сплавы 6
1.2 Фазовый состав высокоэнтропийных сплавов 10
1.3 Процессы, происходящие в сплаве CoCrFeNiMn при холодной
деформации 12
1.4 Влияния углерода на свойства и структуры высокоэнтропийных
сплавов 17
1.5 Механические свойства высокоэнтропийных сплавов 20
1.6 Методы получения высокоэнтропийных сплавов 21
1.7 Постановка задачи исследования 23
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ 24
2.1 Материалы исследования 24
2.2 Подготовка образцов для оптической металлографии 24
2.3 Растровая электронная микроскопия 25
2.4 Просвечивающая электронная микроскопия 27
2.5 Методика проведения EBSD-анализа 29
2.6 Методика оценки размера зерна 29
2.7 Методика измерения микротвердости НУ 30
2.8 Методика проведения испытаний на растяжение 30
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 32
3.1 Эволюция структуры сплава СоОГеММпС0,05при прокатке 32
3.2 Микротвердость сплава CoCrFeNiMnC0,05после прокатки 40
3.3 Влияние отжига на структуру и механические свойства сплава
CoCrFeNiMnC0,05после холодной прокатки на 80% 42
3.4 Механические свойства сплава CoCrFeNiMnC0.05при испытании на
растяжение 46
ВЫВОДЫ 52
Несмотря на весьма длительный период развития материаловедения как одного из наиболее важных направлений практической, а затем и научной деятельности человека, основой большинства созданных и особенно применяемых неорганических материалов является один и реже два или три металла. Среди них всего 2-3 десятка наиболее используемых традиционных металлов, включая, прежде всего, железо, алюминий, медь, никель, титан, олово, свинец, цинк, магний, ниобий, цирконий, бериллий, а также благородные, тугоплавкие, радиоактивные и некоторые другие металлы[1]. В XX веке благодаря быстро нарастающим потребностям развивающейся промышленности в различных конструкционных и функциональных металлических материалах непрерывно создаются новые технологии и на их основе разрабатываются новые легированные стали и сплавы. Постепенно увеличивается как число легирующих элементов, так и их доля в общей массе материалов. Некоторые марки сталей и сплавов, прежде всего нержавеющих, жаропрочных, высокопрочных, уже содержат 4-5 контролируемых легирующих элементов массой до 30-40%, высокопрочные алюминиевые сплавы — 3-4 элемента по массе до 10-15%, латуни и бронзы — до 40 и 15% соответственно. В интерметаллидах, составляющих широкий класс атомноупорядоченных соединений исходных металлических элементов, напротив, используется 2-3 материалообразующих металла, но в большой концентрации: 25-75% в соединениях типа А3В до 50% в соединениях типа АВ или А2ВС. Итерметаллиды, упорядоченные по различным типам (A15, B2, C15, D03, L10, L12, L21 и т. д.), часто не обладают хорошими конструкционными и технологическими характеристиками. Однако, они имеют особые функциональные свойства: сверхпроводимость (Nb3Sn, V3Ga), магнетизм (соединения Fe, Ni, Co), жаростойкость (NiAl, CoAl, CoNiAl), жаропрочность (Ni3Al, Ti3Al,TiAl), эффекты памяти формы, термически, деформационно или магнитно-управляемые (TiNi, Ni2MnGa и др.) [2].
Следующий важный этап, направленный прежде всего на улучшение комплекса конструкционных, функциональных и технологических параметров сплавов и интерметаллидов, был связан с микро- и макролегированием (третьими, четвертыми, пятыми, шестыми элементами), разработкой новых современных упрочняющих и пластифицирущих технологий как синтеза, так и последующей обработки поли- и монокристаллов, модификации и иерархирования их микро- и субмикрокристаллических структур. Появились первые работы по созданию и комплексному исследованию новых так называемых высокоэнтропийных полиметаллических сплавов, включающих до 5-6 основных элементов, каждый в большой концентрации (от 5 до 35%). В качестве первых кандидатов в такие материалы были выбраны сплавы систем AlCoCrCuFeNi, CoCrCuFeNiTi, CuNiAlCoCrFeSi[3]. Ожидается, что данные материалы наряду с характеристиками, типичными для металлических сплавов, должны иметь уникальные и необычные свойства, присущие, например, металлокерамикам. К таким свойствам относят: высокую твердость и стойкость по отношению к разупрочнению при высоких температурах, дисперсионное твердение, положительный температурный коэффициент упрочнения и высокий уровень прочностных характеристик при повышенных температурах, привлекательную износостойкость, коррозионную стойкость и ряд других свойств.
По выполненной работе можно сделать следующие выводы:
1. На основании микроструктурных исследований сплава деформированного при комнатной температуре, были выявлены механизмы деформации, включающие дислокационное скольжение (на начальных этапах прокатки) и механическое двойникование (при степенях деформации более 25%). После деформирования сплава плотность дислокаций возрастает с 2,1х 1014 м-2 при прокатке на 5% до 23 х 1014 м-2 при прокатке на 80%.
2. В результате прокатки повышаются прочностные свойства сплава. Самые высокие прочностные характеристики получаются после прокатки на 80%, предел текучести равен 1360 МПа, а предел прочности равен 1469 МПа. С повышением степени деформации увеличиваются показатели микротвердости: значение микротвердости в состоянии, прокатанном на 5%, составляет 189HV, а после прокатки на 80 % - 382HV.
3. После проведения рекристаллизационного отжига при температурах 700-1100°С образцов, деформированных на 80% на месте деформированной структуры образуются равноосные зерна, с размером значительно меньшим, чем в состоянии до деформирования. С увеличение температуры отжига размер рекристаллизованных зерен возрастает с 1,4 мкм до 70 мкм. В зернах находятся двойники отжига.
4. В результате отжига все прочностные характеристики снижаются, при этом происходит значительное увеличение характеристик пластичности. Самой большой величиной относительного удлинения обладает образец, отожженный при температуре 1100°С - порядка 66%, но при этом он имеет низкие прочностные характеристики - предел текучести равен 375 МПа, а предел прочности равен 814 МПа. Так же с повышением температуры отжига уменьшаются показатели микротвердости.
