Новые направления термодинамических исследований высокоэнтропийных сплавов

Abstract

Турчанин М. А., Древаль Л. А., Агравал П. Г., Довбенко А. И., Ильенко С. М. Новые направления термодинамических исследований высокоэнтропийных сплавов // Вестник ДГМА. – 2019. – № 2 (46). – С. 47–50. Выполнено термодинамическое исследование высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) системы Co–Cr–Cu–Fe–Ni. С этой целью была использована собственная самосогласованная база термодинамических параметров фаз десяти двухкомпонентных и десяти трехкомпонентных систем, входящих в состав исследуемой системы. С помощью этой базы данных и CALPHAD метода были выполнены: расчет термодинамических свойств четырех- и пятикомпонентных эквиатомных расплавов системы Co–Cr–Cu–Fe–Ni для температур 1873 К и 1500 К; моделирование фазовых превращений в пятикомпонентной системе. Избыточные интегральные функции смешения четырехкомпонентных систем с медью и системы Co–Cr–Cu–Fe–Ni демонстрируют положительные отклонения от идеальности, что обусловлено положительными парными взаимодействиями медь–хром в системах Co–Cr–Cu, Cr–Cu–Ni, Cr–Cu–Fe, медь–железо в системах Cr–Cu–Fe, Co–Cu–Fe, Cu–Fe–Ni, медь–кобальт в системах Co–Cr–Cu, Co–Cu–Fe. Поведение компонентов в системе Co–Cr–Fe–Ni близко к идеальному. Сопоставление значений термодинамических функций, рассчитанных при 1873 К и 1500 К, показало, что с понижением температуры положительные отклонения от идеальности избыточных термодинамических функций смешения увеличились незначительно и величина идеального вклада в энергию Гиббса заметно уменьшается. Результаты моделирования фазовых превращений демонстрируют их сходство в четырехкомпонентных системах с медью и в системе Co–Cr–Cu–Fe–Ni. В четырех системах с медью (Co–Cr–Cu–Fe, Co–Cr–Cu–Ni, Co–Cu–Fe–Ni, Cr–Cu–Fe–Ni), наблюдается распад ГЦК раствора на ГЦК2, богатый медью, и ГЦК1 с высоким содержанием хрома, кобальта, железа и никеля, а в системе Co–Cr–Fe–Ni – высокая взаимная растворимость компонентов. Согласно нашим расчетам эквиатомный сплав Co–Cr–Cu–Fe–Ni является двухфазным со структурой ГЦК+ОЦК. Разработаны практические рекомендации по выбору составов дисперсно-упрочняемых ВЭС.