Nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ biến dạng đến tổ chức tế vi của hợp kim CoCrFeMnNi nano tinh thể bằng phương pháp mô phỏng động lực học phân tử
93 lượt xemDOI:
https://doi.org/10.54939/1859-1043.j.mst.97.2024.165-172Từ khóa:
Hợp kim Entropy cao CoCrFeMnNi; Nhiệt độ biến dạng; Tốc độ biến dạng; Phương pháp động lực học phân tử.Tóm tắt
Trong bài báo này nhóm tác giả đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của nhiệt độ và tốc độ biến dạng đến cấu trúc tế vi và cơ tính của hợp kim entropy cao CoCrFeMnNi bằng phương pháp mô phỏng động lực học phân tử. Có 3 nhiệt độ được lựa chọn là 300 K, 700 K và 1100 K. Kết quả nghiên cứu chỉ ra, giới hạn bền kéo và độ giãn dài tương đối của vật liệu sẽ giảm khi tăng nhiệt độ biến dạng, trong khi đó có thể quan sát thấy sự xuất hiện của một lượng nhỏ tinh thể lục giác xếp chặt (HCP) ở nhiệt độ tương ứng. Mặt khác, nhóm tác giả đã tiến hành nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ biến dạng đến cấu trúc của vật liệu ở các nhiệt độ khác nhau với các tốc độ biến dạng 1.0×108/s, 1.0×109/s, and 1.0×1010/s, kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, hình thái cấu trúc hạt tinh thể gần như không thay đổi trong suốt quá trình biến dạng, chỉ có giới hạn bền kéo và độ giãn dài tương đối của vật liệu sẽ tăng khi tăng tốc độ biến dạng.
Tài liệu tham khảo
[1]. J.W. Yeh. “Alloy Design Strategies and Future Trends in High-Entropy Alloys”. Jom., 65, 1759–1771, (2013). DOI: https://doi.org/10.1007/s11837-013-0761-6
[2]. J.W. Yeh et. al. “Nanostructured High-Entropy Alloys with Multiple Principal Elements: Novel Alloy Design Concepts and Outcomes”. Advanced Engineering Materials., 6, 299–303, (2004). DOI: https://doi.org/10.1002/adem.200300567
[3]. J.M. Wu, S.J. Lin, J.W. Yeh, S.K. Chen, Y.S. Huang, H.C. Chen. “Adhesive wear behavior of AlxCoCrCuFeNi high-entropy alloys as a function of aluminum content”. Wear., 261, 513–519, (2006). DOI: https://doi.org/10.1016/j.wear.2005.12.008
[4]. Z. Fu, L. Jiang, J.L. Wardini, B.E. Macdonald, H. Wen, W. Xiong, et al. “A high-entropy alloy with hierarchical nanoprecipitates and ultrahigh strength”. Science Advances., 4, 102 - 109, (2018). DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aat8712
[5]. Shahmir. H et. al. “Microstructure and properties of a CoCrFeNiMn high-entropy alloy processed by equal-channel angular pressing”. Materials Science and Engineering: A. 705, 411–419, (2017). DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.08.083
[6]. Y. Shi et. al. “Corrosion-Resistant High-Entropy Alloys: A Review”. Metals., 7, 43 - 53, (2017). DOI: https://doi.org/10.3390/met7020043
[7]. S. Sun, Y. Tian, X. An, H. Lin, J. Wang, Z. Zhang. “Ultrahigh cryogenic strength and exceptional ductility in ultrafine-grained CoCrFeMnNi high-entropy alloy with fully recrystallized structure”. Materials Today Nano., 4, 46–53, (2018). DOI: https://doi.org/10.1016/j.mtnano.2018.12.002
[8]. O. E. Atwani, N. Li, M. Li, A. Devaraj, J.K.S. Baldwin, M.M. Schneider, et al. “Outstanding radiation resistance of tungsten-based high-entropy alloys”. Science Advances., 5, 68 - 96, (2019). DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.aav2002
[9]. B. Cantor, I. Chang, P. Knight, A. “Vincent. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys”. Materials Science and Engineering: A., 9, 213– 218, (2004). DOI: https://doi.org/10.1016/j.msea.2003.10.257
[10]. A.Gali, E.George. “Tensile properties of high- and medium-entropy alloys”. Intermetallics., 39, 74–78, (2013). DOI: https://doi.org/10.1016/j.intermet.2013.03.018
[11]. A. Stukowski. “Visualization and analysis of atomistic simulation data with OVITO– the Open Visualization Tool”, Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering. 18, 012 - 018, (2009). DOI: https://doi.org/10.1088/0965-0393/18/1/015012
[12]. B. Gludovatz, A. Hohenwarter, D. Catoor, E.H. Chang, E.P. George, R.O. Ritchie. “A fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications”. Science., 345, 1153–1158, (2014). DOI: https://doi.org/10.1126/science.1254581
[13]. Z. Zhang et al. “Nanoscale origins of the damage tolerance of the high-entropy alloy CrMnFeCoNi”. Nature Communications, 6, 223 - 232, (2015). DOI: https://doi.org/10.1038/ncomms10143
[14]. N.L. Okamoto et al. “Size effect, critical resolved shear stress, stacking fault energy, and solid solution strengthening in the CrMnFeCoNi high-entropy alloy”. Scientific Reports., 6, 103-112, (2016). DOI: https://doi.org/10.1038/srep35863
[15]. G. Laplanche, A. Kostka, O. Horst, G. Eggeler, E. George. “Microstructure evolution and critical stress for twinning in the CrMnFeCoNi high-entropy alloy”. Acta Materialia., 118, 152–163, (2016). DOI: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.07.038
[16]. Q. Ye, K. Feng, Z. Li, F. Lu, R. Li, J. Huang, et al. “Microstructure and corrosion properties of CrMnFeCoNi high entropy alloy coating”. Applied Surface Science., 396, 1420–1426, (2017). DOI: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2016.11.176
[17]. T.N. Lam, Y.S. Chou, Y.J. Chang, T.R. Sui, A.C. Yeh, S. Harjo, et al. “Comparing Cyclic Tension-Compression Effects on CoCrFeMnNi High-Entropy Alloy and Ni-Based Superalloy”. Crystals., 9, 411- 420, (2019). . DOI: https://doi.org/10.3390/cryst9080420
[18]. J. Gu, M. Song. “Annealing-induced abnormal hardening in a cold rolled CrMnFeCoNi high entropy alloy”. Scripta Materialia., 162, 345–349, (2019). DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2018.11.042
[19]. M. Naeem, H. He, S. Harjo, T. Kawasaki, F. Zhang, B. Wang, et al. “Extremely high dislocation density and deformation pathway of CrMnFeCoNi high entropy alloy at ultralow temperature”. Scripta Materialia., 188, 21–25, (2020). DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2020.07.004
[20]. W.M. Choi, Y. H. Jo, S. S. Sohn et al. “Understanding the physical metallurgy of the CoCrFeMnNi high-entropy alloy: an atomistic simulation study”. Computational Materials., 1, 60-68, (2018). DOI: https://doi.org/10.1038/s41524-017-0060-9
