Високоентропійні сплави (ВЕС) в даний час все більше привертають увагу дослідників, тому кількість досліджень, які проводяться в даному напрямку постійно зростає. ВЕС є новим багатообіцяльним класом матеріалів та потенційним кандидатом на використання у багатьох сферах. Так як ВЕС мають унікальне поєднання багатьох властивостей, таких як висока твердість та міцність при достатній для інженерної практики пластичності, підвищена термостабільність, висока зносостійкість та стійкість до окиснення і корозії тощо. ВЕС можуть застосовуватися в умовах ударних, динамічних навантажень, при підвищених температурах, в умовах радіації та інших екстремальних умовах експлуатації.

Метою роботи є встановлення комплексу механічних властивостей AlCoFeCrVNi та AlCoFeCrVTi високоентропійних сплавів, отриманих механічним легуванням (МЛ) та наступним спіканням під тиском (СПТ).

В якості вихідної сировини використовували порошки Al, Co, Fe, Cr, V, Ni, Ti з чистою понад 99 %, та з розміром частинок ≤ 45 мкм. МЛ проводили в планетарному млині з розмельними камерами та кулями з твердого сплаву марки ВК6М. Порошки, отримані МЛ, були спечені методом СПТ в умовах високого тиску (5 ГПа) за температури 800 ºС протягом 30 хв. Структуру та фазовий склад порошкових та спечених сплавів досліджували методами рентгеноструктурного та мікроструктурного аналізу за допомогою рентгенівського дифрактометра Ultima IV, Rigaku (Японія) в монохроматичному Cu Кα випромінюванні та скануючого електронного мікроскопа з мікроаналізатором РЕММА-101А.

Після 10 год. МЛ отримано сплави, які складаються з метастабільних твердих розчинів з ОЦК (основна фаза, з вмістом 60% та 90% відповідно) і ГЦК кристалічною структурою, які знаходяться в наноструктурному стані зі середнім розміром кристалітів 50 нм.

Після СПТ якісний склад сплавів не змінюється, але метастабільні тверді розчини, отримані в процесі МЛ, перетворюються на більш стабільні і основною фазою в AlCoFeCrVNi та AlCoFeCrVTi сплавах стає твердий розчин з ГЦК структурою (70% та 60%, відповідно).

За результатами випробувань встановлено, що спечені під тиском AlCoFeCrVNi та AlCoFeCrVTi сплави мають високу твердість, а саме, HV=13,6 ГПа та HV=14,7 ГПа, відповідно, при тріщиностійкості K_1c=4,2 МПа·м^1/2 та K_1c=3,6 МПа·м^1/2, відповідно (табл. 1) .

Границю пружності s_е і умовну границю плинності s_0,2 AlCoFeCrVNi та AlCoFeCrVTi сплавів (таб. 1)  визначали за кривими «напруження–деформація»,  які будували методом індентування за допомогою комплекту з 9-ти тригранних алмазних пірамід з різними кутами загострення (45°–85°).

З додаванням Ті замість Ni характеристики міцності AlCoFeCrVTi ВЕС збільшуються, а характеристика пластичності δ_Н зменшується.

Таблиця 1 – Комплекс механічних характеристик AlCoFeCrVNi та AlCoFeCrVTi сплавів після спікання під тиском

Високі значення характеристик міцності сплавів обумовлені твердорозчинним зміцненням завдяки значним спотворенням кристалічної решітки твердих розчинів через різницю атомних радіусів елементів заміщення та наноструктурним станом. Високий тиск та порівняно низька температура процесу спікання сприяють збереженню наноструктурного стану та підвищенню характеристик міцності сплавів.