СТРУКТУРНИЙ СТАН ВИСОКОЕНТРОПІЙНИХ СПЛАВІВ Fe_40-xNiCoCrAl_х ПІД ЧАС ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОКИСНЕННЯ

Анотація

Досліджено еволюцію фазового складу та механічних властивостей, а також особливості формування оксидних шарів високоентропійних сплавів системи Fe_40−хNiCoCrAl_х (х = 5; 10% (ат.)) під час тривалого окиснення при 900 та 1000 °С. Встановлено, що у вихідному литому стані, залежно від вмісту алюмінію та значення електронної концентрації, сплави містять або лише твердий розчин на основі ГЦК кристалічної структури (VEC = 8 ел./ат.), або суміш ГЦК та ОЦК фаз (VEC = = 7,75 ел./ат.). На поверхні обох сплавів під час окиснення при 900 ºC протягом 50 год формуються тонкі суцільні оксидні плівки, які містять Cr₂O₃ та шпінель NiCr₂O₄. Подальше збільшення тривалості відпалу до 100 год сприяє тому, що в окалині сплаву Fe₃₀Ni₂₅Co₁₅Cr₂₀Al₁₀ формується оксид алюмінію Al₂O₃, який має високі захисні властивості. Підвищення температури окиснення до 1000 °С призводить до часткового руйнування захисного шару на сплаві з 10% (ат.) Al. Тривала витримка при 900 °С (100 год) + 1000 °С (50 год) не змінює фазового складу матриці сплаву Fe₃₅Ni₂₅Co₁₅Cr₂₀Al₅, що свідчить про його високу термостабільність. У двофазному сплаві Fe₃₀Ni₂₅Co₁₅Cr₂₀Al₁₀ різко змінюється кількісне співвідношення твердих розчинів — кількість ОЦК фази зростає із 4 до 54% (мас.), при цьому спостерігається впорядкування за типом В2. Методом автоматичного індентування визначено фізико-механічні характеристики сплавів у вихідному стані та після тривалого високотемпературного відпалу. Встановлено, що твердість Н_ІТ та модуль пружності Е сплаву Fe₃₅Ni₂₅Co₁₅Cr₂₀Al₅ у литому стані становлять 2 та 147 ГПа, відповідно, а після серії тривалих відпалів ці характеристики знижуються до Н_ІТ = 1,8 ГПа, Е = 106 ГПа. Сплав Fe₃₀Ni₂₅Co₁₅Cr₂₀Al₁₀ демонструє протилежну залежність: Н_ІТ зростає із 2,5 у вихідному стані до 3,1 ГПа у відпаленому, а Е зменшується, відповідно, з 152 до 134 ГПа. Це свідчить про перспективність використання Fe₃₀Ni₂₅Co₁₅Cr₂₀Al₁₀ як жароміцного та жаростійкого матеріалу.