Динамичка деформација, оштећење и понашање легура са високом ентропијом серије ХфЗрТиТаАл

Aug 08, 2025 Остави поруку

WechatIMG13

Легуре високе{0}}ентропије су нови тип легуре материјала који се састоји од четири или више главних елемената у еквимоларним или скоро еквимоларним пропорцијама [1-2]. Због своје јединствене структуре и високих-ентропијских карактеристика, они показују супериорна механичка својства у поређењу са традиционалним материјалима од легура [3-7]. Концепт легура високе{11}}ентропије први је предложио професор Јиен-Веи Иех са Тајвана 2004. године [8]. На основу концепта дизајна легура високе{20}ентропије, Сенков ет ал. [9] припремили су ватросталне легуре високе{21}}ентропије са ватросталним металним елементима као главним компонентама. Ове легуре остају стабилне на високим температурама и поседују велику чврстоћу и густину, привлачећи широку пажњу [10-11]. Гонг Леи и др. [12] проучавали су механичка својства кватернарне ЦрМоНбВ ватросталне легуре високе{36}}ентропије и открили да је њена граница течења у квази{37}}статичким условима 1.410 МПа, са релативно малом пластичном деформацијом и типичном морфологијом лома цепања на површини лома. Зханг ет ал. [13] су истраживали утицај садржаја Ти на механичка својства ЦоЦрМоНбТи легура високе{39}ентропије. Међу њима, ЦоЦрМоНбТи0.2 је имао најбоље свеобухватне перформансе, са чврстоћом на притисак и деформацијом лома од 1,906 МПа и 5,07%, респективно. Регенберг и др. [14] проучавали су легуре МоНбВВТи са високом{40}ентропијом, које имају високу границу течења у квази-статичким условима, а на њихову границу течења углавном утиче садржај Мо и Нб, али оне имају слабу дуктилност. Може се видети да иако горе поменуте ватросталне легуре са високом ентропијом имају високу чврстоћу, њихова пластичност у квази-статичким условима је лоша, што ограничава њихов опсег примене. Додавањем елемената ИВБ групе (Хф, Зр, Ти) очекује се да ће се побољшати пластичност легура високе{59}}ентропије. На пример, ХфЗрТиТа [15], ХфНбТаТиЗр [16], ХфНбТиЗр [17] и ХфНбТиВЗр [18]. Ове легуре високе{64}}ентропије се могу применити у окружењима са динамичким оптерећењем, а њихово динамичко механичко понашање је привукло пажњу. Диррас ет ал. [19] проучавали су механичко понашање еквимоларних ТиХфЗрТаНб легура високе{67}ентропије под различитим брзинама деформације. Граница течења при брзини деформације при оптерећењу од 3,4×103 с-1 била је 40% већа од оне у условима квази{76}}статичког оптерећења. Штавише, како се брзина деформације повећавала, дисперзија адијабатских трака смицања унутар узорака се постепено смањивала, односно густина трака смицања се постепено смањивала, а дебљина се постепено повећавала. Зханг ет ал. [20] дизајнирао је и припремио легуре високе ентропије ХфЗрТиТа. Граница течења и деформација лома ХфЗрТиТа0,5 високо{87}}ентропијске легуре у условима квази-статичког оптерећења били су 774 МПа и 13,5%, респективно. Његова граница течења је показала значајан ефекат јачања брзине деформације. Истовремено, разматрана је термичка пластична нестабилност и осетљивост легуре на адијабатско смицање при динамичком оптерећењу. Сонг и др. [21] је измерио границу течења легуре високе{92}ентропије ХфНбЗрТи у квази{94}}статичким условима на 780 МПа. Када је брзина деформације била 3,0×103 с-1, његова граница течења се повећала на 1380 МПа. Комбинацијом експеримената и нумеричких симулација утврђено је да је омекшавање оштећења главни фактор у формирању адијабатских трака смицања у овој легури. С обзиром на то да Ал има добру пластичност и због ефекта коктела међу елементима у легурама високе{97}}ентропије, очекује се да ће додавање Ал додатно побољшати способност пластичне деформације материјала [22]. У овом раду је дизајнирана и произведена нова легура високе ентропије ХфЗрТиТаАл. Микроструктуру легуре карактерише дифракција рендгенских зрака (КСРД), скенирајућа електронска микроскопија (СЕМ), дифракција повратног расејања електрона (ЕБСД) и трансмисиона електронска микроскопија (ТЕМ). Динамичка механичка својства легуре високе ентропије ХфЗрТиТаАл систематски су анализирана коришћењем сплит Хопкинсоновог уређаја под притиском (СХПБ). Штавише, нумеричком симулацијом добијени су параметри конститутивног модела Џонсон-Кука (ЈЦ) и параметри модела оштећења материјала, а анализирана су деформација, оштећења и понашања материјала у условима динамичког оптерећења.