доктор технических наук, профессор, проректор по научной и инновационной деятельности
postgraduate student of Chair of Metal Forming and Materials Science of EVRAZ ZSMK, researcher of the Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing
аспирант кафедры обработки металлов давлением и материаловедения ЕВРАЗ ЗСМК, научный сотрудник лаборатории электронной микроскопии и обработки изображений
PhD (Engineering), assistant professor of Chair of Quality Management and Innovation, Head of the Laboratory of Electron Microscopy and Image Processing
кандидат технических наук, доцент кафедры менеджмента качества и инноваций, заведующий лабораторией электронной микроскопии и обработки изображений
PhD, associate professor of Yantai Research Institute
кандидат наук, доцент Научно-исследовательского института в Яньтае
The mechanical properties and microstructure of high-entropy alloys (HEA) of the CoCrZrMnNi system produced by vacuum-induction melting are studied depending on the change in the Zr and Mn content. The effect of the Zr and Mn percentage on the microstructure and mechanical properties (Young’s modulus, nanohardness, microhardness) of the high-entropy alloys of the CoCrZrMnNi system is estimated. The relationship between varying the percentage of Zr and Mn and changing the grain size and mechanical properties of high-entropy alloys is studied. The structure, chemical composition and distribution of the intensity of characteristic X-ray radiation of atoms are studied using scanning electron microscopy. The study by scanning electron microscopy methods has demonstrated that in CoCrZrMnNi alloys, with an increase in the zirconium content and a decrease in the manganese content closer to the equiatomic composition, the material structure became more homogeneous. Changing the percentage of zirconium from 8 to 28 at. % contributed to the grain size reduction from 30 to 5 μm and a more uniform elemental distribution. The Сo19.8Cr17.5Zr15.3Mn27.7Ni19.7 alloy demonstrated the highest nanohardness (10 GPa) and Young’s modulus (161 GPa) during instrumental indentation with an indenter load of 50 mN. The Сo20.4Cr18.0Zr7.9Mn33.3Ni20.3 alloy has the lowest nanohardness, Young’s modulus, and microhardness among other alloys, which may be related to the coarse-grained structure with a grain size of up to 30 μm. As the indenter load increased to 5 N, the microhardness of the Сo19.8Cr17.5Zr15.3Mn27.7Ni19.7 alloy decreased compared to the Сo18.7Cr16.5Zr28.9Mn17.4Ni18.6 alloy, which may indicate more universal mechanical properties of alloys with equiatomic zirconium content.
Изучены механические свойства и микроструктура высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) системы CoCrZrMnNi, полученных вакуумно-индукционной плавкой, в зависимости от изменения содержания Zr и Mn. Оценивается влияние процентного содержания Zr и Mn на микроструктуру и механические свойства (модуль Юнга, нанотвердость, микротвердость) ВЭС системы CoCrZrMnNi. Изучена связь варьирования процентного содержания Zr и Mn с изменением размера зерен и механических свойств ВЭС. Исследования структуры, химического состава и распределения интенсивности характеристического рентгеновского излучения атомов выполнены c использованием сканирующей электронной микроскопии. Методами сканирующей электронной микроскопии продемонстрировано, что в сплавах CoCrZrMnNi при увеличении содержания циркония и уменьшении содержания марганца ближе к эквиатомному составу структура материала становилась более однородной. Изменение процентного содержания циркония с 8 до 28 ат. % способствовало уменьшению зерна с 30 до 5 мкм и более однородному элементному распределению. Сплав Сo19,8Cr17,5Zr15,3Mn27,7Ni19,7 в ходе инструментального индентирования с нагрузкой на индентор 50 мН продемонстрировал наибольшее значение нанотвердости (10 ГПа) и модуля Юнга (161 ГПа). Сплав Сo20,4Cr18,0Zr7,9Mn33,3Ni20,3 обладает наименьшими параметрами нанотвердости, модуля Юнга, микротвердости среди других сплавов, что может быть связано с крупнозернистой структурой с размером зерна до 30 мкм. По мере увеличения нагрузки на индентор до 5 Н микротвердость сплава Сo19,8Cr17,5Zr15,3Mn27,7Ni19,7 снижалась по сравнению со сплавом Сo18,7Cr16,5Zr28,9Mn17,4Ni18,6, что может указывать на более универсальные механические свойства сплавов с эквиатомным содержанием циркония.