پژوهشنامه ریخته گری

پژوهشنامه ریخته گری

بررسی ریزساختار و آنالیز فازی آلیاژ آنتروپی بالا CoCuFeMnNi ساخته ‌شده با کوره خلا القایی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجو دکتری، دانشکده مهندسی و علم مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران
2 دانشیار، دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، تهران، ایران.
10.22034/frj.2024.458524.1195
چکیده
در این پژوهش آلیاژ انتروپی بالای CoCuFeMnNi با استفاده از کوره VIM ساخته شد. در ادامه جهت شناسایی دماهای تحول این آلیاژ انتروپی بالا، آنالیز حرارتی DSC از آن گرفته شد که نتایج بدست آمده از این آنالیز حاکی از تغییر گرما در دماهای 566، 891 و oC1064 بود. برای بررسی تغییرات گرمایی بر مبنای ریزساختار، نمونه‌هایی از آلیاژ انتروپی بالا CoCuFeMnNi را در دماهای مشخصه از آنالیز DSC حرارت داده سپس در آب کوئنچ گردیدند. هدف از این کار تثبیت ریزساختار در حین عملیات حرارتی است. سپس نمونه‌های کوئنچ شده با استفاده از آنالیز XRD مورد ارزیابی فازی قرار گرفتند. نتایج آنالیز فازی نشان داد که نمونه‌ها عملیات حرارتی شده در دمای oC 566 حاوی فاز جدیدی است که رسوب کرده و با افزایش دما تا oC 1064 شروع به انحلال در فاز اصلی نموده‌است. در این راستا نمونه‌ها فوق با استفاده از میکروسکوپ نوری و SEM به ترتیب تحت آزمون متالوگرافی، آنالیز ریزساختار و ارزیابی عنصری قرار گرفتند. تصاویر و نتایج بدست‌آمده نشان داد که با افزایش دمای عملیات حرارتی نفوذ مس از فازهای دندریتی (فاز غنی از مس) به زمینه افزایش یافته و در نتیجه کسر فازهای دندریتی کم‌تر شده‌اند که در دمای oC 1064 این موضوع مشهودتر است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1]  George E.P., Raabe D., Ritchie R.O., High-entropy alloys, Nature Reviews Materials, 2019, 4, 515-534.
[2]  Zhang W., Liaw P. K., Zhang Y., Science and technology in high-entropy alloys, Sci. China Mater, 2018, 61, 2-22.
[3]  ناصرزشگی ح.، کیانی رشید ع. ر.،  وحدتی خاکی ج.، طراحی آلیاژهای دیرگداز آنتروپی بالا با هدف کاهش وزن و هزینه، پژوهشنامه ریخته‌گری، 2020، 4، 167-173.
[4]  Huang X., Miao J., Li S., Taylor C.D., Luo A.A., Co-free CuFeMnNi high-entropy alloy with tunable tensile properties by thermomechanical processing, Journal of Materials Science, 2021, 56, 7670-7680.
[5]  Zhao R.F, Ren B., Zhang G.P., Liu Z.X., Cai B., Zhang J.J, CoCrxCuFeMnNi high-entropy alloy powders with superior soft magnetic properties, Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2019,  491, 165574.
[6]  Shen M., He Y., Jia N., Xue W., Li J., Enhanced mechanical properties of C-doped CuFeMnNi high entropy alloy by modulating phase decomposition, Intermetallics,2024, 164, 108125.
[7]  Geanta V., Voiculescu I., Characterization and testing of high-entropy alloys from AlCrFeCoNi system for military applications, in Engineering Steels and High Entropy-Alloys, ed: IntechOpen, 2019.
[8]  Neelima P., Murthy S.N., Chakravarthy P., Srivatsan T., High entropy alloys: challenges in commercialization and the road ahead, in High Entropy Alloys, ed: CRC Press, 2020, 473-546.
[9]  Chen C., Fan Y., Wang W., et al., Synthesis of ultrafine dual-phase structure in CrFeCoNiAl0. 6 high entropy alloy via solid-state phase transformation during sub-rapid solidification, Journal of Materials Science & Technology, 2022, 113, 253-260.
[10] Wang W., Kong Z., Phase separation and microhardness of rapidly solidified high-entropy CoCrFeNiCux alloys, Journal of Alloys and Compounds, 2021, 853, 56451.
[11] جعفری رامیانی ا.، یوسفی د.، مهاجری م.، مدل استاندارد غیرخطی برای بهینه‌سازی مواد بار کوره‌های ذوب بوته‌ای و القایی، پژوهشنامه ریخته‌گری، 2021، 5، 107-118.
[12] Bloxham J.C., Hogge J., Giles N.F., Knotts T. A., Wilding W.V., Modulated Differential scanning calorimetry measurements of 27 compounds, Journal of Chemical & Engineering Data, 2021, 66, 2773-2782.
[13] Karimi M., Shamanian M., Enayati M., Adamzadeh M., Imani M., Fabrication of a novel magnetic high entropy alloy with desirable mechanical properties by mechanical alloying and spark plasma sintering, Journal of Manufacturing Processes, 2022, 84, 859-870.
[14] Shim S.H., Oh S.M., Lee J., Hong S.K., Hong S.I., Nanoscale modulated structures by balanced distribution of atoms and mechanical/structural stabilities in CoCuFeMnNi high entropy alloys, Materials Science and Engineering: A, 2019, 762, 138120.
[15] MacDonald B.E., Fu Z., Wang X, Li Z., Chen W., Zhou Y., et al., Influence of phase decomposition on mechanical behavior of an equiatomic CoCuFeMnNi high entropy alloy, Acta Materialia, 2019, 181, 25-35.
[16] Gao X., Pan X., Long X., Yi Z., Room-temperature synthesis FeNiCo layered double hydroxide as an excellent electrochemical water oxidation catalyst, Journal of the Electrochemical Society, 2017, 164, H755.
[17] Sonkusare R., Janani P.D., Gurao N., Sarkar S., Sen S., Pradeep K., et al., Phase equilibria in equiatomic CoCuFeMnNi high entropy alloy, Materials Chemistry and Physics, 2018, 210, 269-278.
[18] Agarwal R., Sonkusare R., Jha S.R., Gurao N., Biswas K., Nayan N., Understanding the deformation behavior of CoCuFeMnNi high entropy alloy by investigating mechanical properties of binary ternary and quaternary alloy subsets, Materials & Design, 2018, 157, 539-550.
[19] Fiocchi J., Mostaed Coduri A.M., Tuissi A., Casati R., Enhanced cryogenic and ambient temperature mechanical properties of CoCuFeMnNi high entropy alloy through controlled heat treatment, Journal of Alloys and Compounds, 2022, 910, 164810,.
[20] Shao Y., Guo P., Liang N., Cheng S., Wang J., Xu F., Microstructure refinement and enhanced mechanical properties in rapid-quenched MnCrFeCoNi high-entropy alloy, Heliyon, 2023, 9 (11) e22530.
[21] Shim S.H., Lee D.H, Lee B. J., Choi I.-C, Kim Y.-K, Lim K.R., et al., Synergetic strengthening through ultrafine-grained anisotropic microstructure and nanoscale heterogeneity in CoCuFeMnNi high entropy alloy wires, Materials Science and Engineering: A, 2024, 889, 145829.
[22] Fiocchi J., Casati R., Tuissi A., Biffi C.A., Laser beam welding of CoCuFeMnNi high entropy alloy: processing, microstructure, and mechanical properties, Advanced Engineering Materials, 2022, 24, 2200523.
[23] Fiocchi J., Mostaed A., Coduri M., Tuissi A., Casati R., Development and characterization of a novel high entropy alloy strengthened through concurrent spinodal decomposition and precipitation, Journal of Alloys and Compounds, 2023, 947, 169706.
[24] Bahadur F., Kumar J., Gururaj K., Yadav M.K., Tan S., Pradeep K., et al., Room temperature cyclic creep behaviour of equimolar CoCuFeMnNi high entropy alloy, Materials Science and Engineering: A, 2023, 865, 144587.
دوره 8، شماره 2 - شماره پیاپی 25
پاییز و زمستان
پاییز 1403
صفحه 117-124

  • تاریخ دریافت 01 خرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 16 مرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 04 شهریور 1403