Розмір шрифту:
СТРУКТУРА ТА ФАЗОВИЙ СКЛАД ОКАЛИНИ НА СПЛАВІ FE35NI25CO15CR20AL5 ПІД ЧАС ОКИСНЕННЯ ПРИ 900 С
Остання редакція: 2018-04-27
Тези доповіді
Останнім часом широко досліджується новий клас матеріалів, так звані високоентропійні сплави. Вони містять у своєму складі більше 5 елементів в еквіатомному, чи близькому до еквіатомного співвідношенні [1]. Це призводить до суттєвого підвищення ентропії змішування, що в свою чергусприяє формуванню у сплавах простих твердих розчинів заміщення на основі ОЦК та ГЦК кристалічних структур. Підвищений інтерес дослідників до таких сплавів обумовлений їх високими експлуатаційними характеристиками в широкому температурному інтервалі. Оскільки фазовий склад таких сплавів відіграє значну роль для їх майбутнього застосування, а інформація про зміну фазового складу при підвищених температурах дозволяє в подальшому оптимізувати режими експлуатації виробів на їх основі, метою роботи є дослідження структурних перетворень високоентропійного сплаву Fe35Ni25Co15Cr20Al5 під час тривалого високотемпературного окиснення.
За даними рентгенівського фазового аналізу, у вихідному стані сплав є однофазним твердим розчином, який має ГЦК кристалічну структуру з параметром гратки а = 0,3571 нм, при цьому на дифрактограмі сплаву фіксується текстура у напрямку (220) (рис. 1, а). Дослідження мікроструктури сплаву показало, що він має характерну для твердого розчину зеренну структуру, при чому спостерігається значне видовження зерен у напрямку кристалізації (рис. 2), а на границях зерен і частково всередині них спостерігаються виділення другої фази. Але оскільки дифрактометричним експериментом фіксується лише один твердий розчин з ГЦК кристалічною граткою, тому можна сказати, що в сплаві спостерігається явище міжзеренної ліквації, оскільки у міждендритному просторі кристалізуються елементи з найнижчою температурою кристалізації серед усіх компонентів сплаву (Ni та Al).
Рис. 1. Дифрактограми сплаву Fe35Ni25Co15Cr20Al5 у вихідному стані (а) та після окиснення при температурі 900 °С впродовж 50 год (б)
Після відпалу при 900 С протягом 50 годин на сплаві утворюється двофазна оксидна плівка, яка містить оксид хрому Cr2O3 та шпінель NiCr2O4 (рис. 1, б). Але оскільки сформована окалина є надзвичайно тонкою, її товщина становить менше 10 мкм, тому на дифрактограмі спостерігається також відбиття від матричної фази ГЦК твердого розчину.
Рис. 2. Мікроструктура сплаву Fe35Ni25Co15Cr20Al5 у вихідному стані
При цьому параметр гратки матричного ГЦК твердого розчину у порівнянні з вихідним станом (0,3571 нм) збільшується і становить 0,3577 нм, що свідчить про дифузію кисню у приповерхневі шари сплаву та утворення оксидів на основі нікелю та хрому.
Проведені дослідження показали, що даний сплав при температурі 900 С має високу жаростійкість, оскільки на його поверхні формується тонка оксидна плівка, яка має високі захисні властивості, і тому є перспективним конструкційним матеріалом для високотемпературногозастосування.
Література:
1. High-entropy alloys – a new era of exploitation / J.W. Yeh, Y.L. Chen, S.J. Lin // MaterialsScienceForum. – 2007. – v.560. – р. 1.
За даними рентгенівського фазового аналізу, у вихідному стані сплав є однофазним твердим розчином, який має ГЦК кристалічну структуру з параметром гратки а = 0,3571 нм, при цьому на дифрактограмі сплаву фіксується текстура у напрямку (220) (рис. 1, а). Дослідження мікроструктури сплаву показало, що він має характерну для твердого розчину зеренну структуру, при чому спостерігається значне видовження зерен у напрямку кристалізації (рис. 2), а на границях зерен і частково всередині них спостерігаються виділення другої фази. Але оскільки дифрактометричним експериментом фіксується лише один твердий розчин з ГЦК кристалічною граткою, тому можна сказати, що в сплаві спостерігається явище міжзеренної ліквації, оскільки у міждендритному просторі кристалізуються елементи з найнижчою температурою кристалізації серед усіх компонентів сплаву (Ni та Al).
Рис. 1. Дифрактограми сплаву Fe35Ni25Co15Cr20Al5 у вихідному стані (а) та після окиснення при температурі 900 °С впродовж 50 год (б)
Після відпалу при 900 С протягом 50 годин на сплаві утворюється двофазна оксидна плівка, яка містить оксид хрому Cr2O3 та шпінель NiCr2O4 (рис. 1, б). Але оскільки сформована окалина є надзвичайно тонкою, її товщина становить менше 10 мкм, тому на дифрактограмі спостерігається також відбиття від матричної фази ГЦК твердого розчину.
Рис. 2. Мікроструктура сплаву Fe35Ni25Co15Cr20Al5 у вихідному стані
При цьому параметр гратки матричного ГЦК твердого розчину у порівнянні з вихідним станом (0,3571 нм) збільшується і становить 0,3577 нм, що свідчить про дифузію кисню у приповерхневі шари сплаву та утворення оксидів на основі нікелю та хрому.
Проведені дослідження показали, що даний сплав при температурі 900 С має високу жаростійкість, оскільки на його поверхні формується тонка оксидна плівка, яка має високі захисні властивості, і тому є перспективним конструкційним матеріалом для високотемпературногозастосування.
Література:
1. High-entropy alloys – a new era of exploitation / J.W. Yeh, Y.L. Chen, S.J. Lin // MaterialsScienceForum. – 2007. – v.560. – р. 1.
Full Text:
PDF