Механические свойства высокоэнтропийного сплава Al₀,₅CoCrCuFeNi в разных структурных состояниях в интервале температур 0,5–300 К

Abstract

Для разных структурных состояний (литого и после двух термообработок) в интервале температур 0,5–300 К при квазистатической деформации путем одноосного сжатия и растяжения изучены механические свойства и особенности разрушения высокоэнтропийного сплава Al₀,₅CoCrCuFeNi. Методом механической резонансной спектроскопии измерены температурные зависимости модуля Юнга для разных структурных состояний. Найдено, что термообработка образцов приводит к увеличению (примерно на 25%) модуля Юнга, значений условного предела текучести τ₀,₂, и деформирующего напряжения. Проанализирован вид деформационных кривых. Установлен температурный интервал перехода от плавного характера пластического течения к скачкообразному. Для литого состояния установлены различия в значениях τ₀,₂ при растяжении и сжатии, обнаружена аномальная температурная зависимость τ₀,₂ (для интервала температур 0,5–4,2 К), выполнен термоактивационный анализ экспериментальных данных, позволивший получить эмпирические оценки параметров взаимодействия дислокаций с локальными барьерами. После термообработки образцы при сжатии разрушаются на две части, в отличие от литого состояния, когда в ходе сжатия образцы приобретали «бочкообразную» форму. Установлено, что разрушение термообработанных образцов в интервале температур 300–4,2 К имеет вязкий характер.

Для різних структурних станів (литого та після двох термообробок) в інтервалі температур 0,5–300 К при квазістатичній деформації шляхом одновісного стискання та розтягнення вивчено механічні властивості та особливості руйнування високоентропійного сплаву Al₀,₅CoCrCuFeNi. Методом механічної резонансної спектроскопії вивчено температурні залежності модуля Юнга для різних структурних станів. Встановлено, що термообробка зразків призводить до збільшення (приблизно на 25%) модуля Юнга, значень умовної межі плинності τ₀,₂, та деформуючого напруження. Проаналізовано вигляд деформаційних кривих. Встановлено температурний інтервал переходу від плавного характеру пластичної течії до скачкоподібного. Для литого стану встановлено відмінності в значеннях τ₀,₂ при розтягненні та стисканні, виявлено аномальну температурну залежність τ₀,₂ (для інтервалу температур 0,5–4,2 К), виконано термоактиваційний аналіз експериментальних даних, що дозволив отримати емпіричні оцінки параметрів взаємодії дислокацій з локальними бар’єрами. Після термообробки зразки при стисканні руйнувалися на дві частки, на відмінність від литого стану, коли в ході стискання зразки ставали «бочкоподібними». Встановлено, що в інтервалі температур 300–4,2 К для відпаленого стану руйнування має в’язкий характер.

The mechanical properties and fracture characteristics of the high-entropy alloy Al₀,₅CoCrCuFeNi are studied in different structural states (cast and after two heat treatments) at temperatures of 0.5–300 K with quasistatic deformation by uniaxial compression and distension. Mechanical resonance spectroscopy is used to measure the temperature variations of the Young modulus in the different structural states. It is found that heat treatment of the samples leads to an increase (by roughly 25%) in the Young modulus, the nominal yield point τ₀,₂, and the deforming stress. The form of the deformation curves is analyzed. The temperature interval for the transition from smooth to discontinuous plastic flow is determined. For the cast state the differences in τ₀,₂ under tension and compression are determined, an anomalous temperature dependence of τ₀,₂ (for temperatures in the 0.5–4.2 K range) is discovered, and thermal activation analysis of the experimental data yields empirical estimates for the parameters of the interactions of dislocations with local barriers. After heat treatment the samples break up into two parts under compression, as opposed to the cast state, where the samples acquire a “barrel” shape during compression. It is found that fracture of the heat treated samples at temperatures of 300–4.2 K has a viscous character.