Зарождение пластической деформации в высокоэнтропийных ГЦК сплавах CoCrFeMnNi неэквиатомного состава при высокоскоростном нагружении

Получена: 25 апреля 2018; Исправлена: 19 июня 2018; Принята: 26 июня 2018
Цитирование: А.В. Корчуганов. Зарождение пластической деформации в высокоэнтропийных ГЦК сплавах CoCrFeMnNi неэквиатомного состава при высокоскоростном нагружении. Письма о материалах. 2018. Т.8. №3. С.311-316
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2018-3-311-316

Аннотация

Главные механизмы пластической деформации при высокоскоростном сжатии и растяжении монокристаллов CoCrFeMnNi – формирование дефектов упаковки и полос с ГПУ решеткой, последующее двойникование происходит только при растяжении. Отклонение от эквиатомного состава позволяет существенно улучшить физико-механические свойства данного сплава.На основе компьютерного моделирования методом молекулярной динамики исследованы особенности зарождения и развития пластической деформации при высокоскоростном механическом нагружении монокристаллов высокоэнтропийного сплава CoCrFeMnNi с различным стехиометрическим составом. Чтобы получить термодинамически равновесное распределение химических элементов, релаксация образцов проводилась с использованием метода Монте-Карло. Расчеты показали, что увеличение доли Co и Ni или уменьшение доли Cr, Fe и Mn приводит к увеличению модуля Юнга сплава. На основе этих расчетов были выбраны и исследованы два образца различного стехиометрического состава: Co30Cr30Fe10Mn10Ni20 (Co30Cr30-образец) и Co10Cr10Fe30Mn30Ni20 (Fe30Mn30-образец), с высоким и низким модулем Юнга, соответственно. Также было проведено сравнение с эквиатомным сплавом. Независимо от состава зарождение пластичности в монокристаллах CoCrFeMnNi реализуется посредством образования и роста дефектов упаковки вычитания и полос с ГПУ решеткой. Механизмом их формирования является перестройка решетки из ГЦК в ОЦК и затем в ГПУ структуру. Структурный и механический отклик образцов существенно различается для разных составов сплава, типов и скоростей механической нагрузки. Зарождение и рост дефектов упаковки и прослоек ГПУ фазы подавлены в Co30Cr30-образце, вследствие чего напряжения предела упругости в нем более чем в два раза больше значений для Fe30Mn30-образца. Во всех образцах после образования этих дефектов при растяжении происходит двойникование. При сжатии его не наблюдается. Механизмы пластичности ВЭС и ГЦК никеля во многом схожи. Полученные результаты позволили установить связь между стехиометрическим составом и атомными механизмами пластической деформации высокоэнтропийных сплавов при различных видах механического нагружения.

Ссылки (27)

1. D. B. Miracle, O. N. Senkov. Acta Mater. 122, 448 (2017). Crossref
2. B. Gludovatz, A. Hohenwarter, D. Catoor, E. H. Chang, E. P. George, R. O. Ritchie. Science. 345(6201), 1153 (2014). Crossref
3. T. Fujieda, H. Shiratori, K. Kuwabara, M. Hirota, T. Kato, K. Yamanaka, Yu. Koizumi, A. Chiba, S. Watanabe. Mater. Lett. 189, 148 (2017). Crossref
4. S. Guo. Mater. Sci. Technol. 31(10), 1223 (2015). Crossref
5. K. G. Pradeep, C. C. Tasan, M. J. Yao, Y. Deng, H. Springer, D. Raabe. Mater. Sci. Eng. A. 648, 183 (2015). Crossref
6. D. Miracle, B. Majumdar, K. Wertz, S. Gorsse. Scripta Mater. 127, 195 (2017). Crossref
7. O. N. Senkov, J. D. Miller, D. B. Miracle, C. Woodward. Calphad. 50, 32 (2015). Crossref
8. H. Y. Diao, R. Feng, K. A. Dahmen, P. K. Liaw. Curr. Opin. Solid State Mater. Sci. 21(5), 252 (2017). Crossref
9. W. Fang, R. Chang, X. Zhang, P. Ji, X. Wang, B. Liu, J. Li, X. He, X. Qu, F. Yin. Mater. Sci. Eng. A. 723, 221 (2018). Crossref
10. I. Toda-Caraballo. Scripta Mater. 127, 113 (2017). Crossref
11. J. Li, Q. Fang, B. Liu, Y. W. Liu, Y. Liu. RSC Adv. 6(80), 76409 (2016). Crossref
12. A. Sharma, P. Singh, D. D. Johnson, P. K. Liaw, G. Balasubramanian. Sci. Rep. 6, 31028 (2016). Crossref
13. B. Schuh, F. Mendez-Martin, B. Völker, E. George, H. Clemens, R. Pippan, A. Hohenwarter. Acta Mater. 96, 258 (2015). Crossref
14. Z. Li, C. C. Tasan, H. Springer, B. Gault, D. Raabe. Sci. Rep. 7, 40704 (2017). Crossref
15. J. Y. Ko, S. I. Hong. J. Alloys Compd. 743, 115 (2018). Crossref
16. I. F. Golovnev, E. I. Golovneva, L. A. Merzhievsky, V. M. Fomin. Phys. Mesomech. 16(4), 294 (2013). Crossref
17. S. V. Dmitriev, M. P. Kashchenko, J. A. Baimova, R. I. Babicheva, D. V. Gunderov, V. G. Pushin. Letters on materials. 7(4), 442 (2017). (in Russian) [С. В. Дмитриев, М. П. Кащенко, Ю. А. Баимова, Р. И. Бабичева, Д. В. Гундеров, В. Г. Пушин. Письма о материалах. 7(4), 442 (2017).]. Crossref
18. S. Plimpton. J. Comput. Phys. 117(1), 1 (1995). Crossref
19. W.-M. Choi, Y. Kim, D. Seol, B.-J. Lee. Comput. Mater. Sci. 130, 121 (2017). Crossref
20. C. Wu, B.-J. Lee, X. Su. Calphad. 57, 98 (2017). Crossref
21. W.-M. Choi, Y. H. Jo, S. S. Sohn, S. Lee, B.-J. Lee. npj Comput. Mater. 4(1), 1 (2018). Crossref
22. B. Sadigh, P. Erhart, A. Stukowski, A. Caro, E. Martinez, L. Zepeda-Ruiz Phys. Rev. B. 85(18), 184203 (2012). Crossref
23. J. D. Honeycutt, H. C. Andersen. J. Phys. Chem. 91(19), 4950 (1987). Crossref
24. H. N. Jarmakani, E. M. Bringa, P. Erhart, B. A. Remington, Y. M. Wang, N. Q. Vo, M. A. Meyers. Acta Mater. 56(19), 5584 (2008). Crossref
25. Z. Li, F. Körmann, B. Grabowski, J. Neugebauer, D. Raabe. Acta Mater. 136, 262 (2017). Crossref
26. Z. Li, D. Raabe. Mater. Chem. Phys. 210, 29 (2018). Crossref
27. L. Patriarca, A. Ojha, H. Sehitoglu, Y. I. Chumlyakov. Scripta Mater. 112, 54 (2016). Crossref

Цитирования (3)

1.
Y. Grinyaev. AIP Conference Proceedings. 2051, 020103 (2018). Crossref
2.
J. Hou, Q. Li, C. Wu, L. Zheng. Materials. 12(7), 1010 (2019). Crossref
3.
I. Alabd Alhafez, Carlos J. Ruestes, Eduardo M. Bringa, Herbert M. Urbassek. Journal of Alloys and Compounds. 803, 618 (2019). Crossref

Другие статьи на эту тему