Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2021,  том 18,  №4, 441-449

 

Кирилл Александрович Осинцев1, Ирина Алексеевна Панченко2, Сергей Валерьевич Коновалов3†

Прогнозирование фазового состава высокоэнтропийного сплава Co-Cr-Zr-Mn-Ni с помощью расчета феноменологических критериев

1, 2 Сибирский государственный индустриальный университет, ул. Кирова, 42, 654007, Новокузнецк, Россия
1, 3 Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, Московское ш. 34, 443086, Самара, Россия
1 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0003-1150-6747
2 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-1631-9644
3 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0003-4809-8660

В работе изучено влияние компонентов высокоэнтропийного сплава системы Co-Cr-Zr-Mn-Ni на его фазовый состав с помощью расчета термодинамических и электронных параметров. Были построены графики зависимости энтальпии смешения, разницы в атомных радиусах, термодинамического параметра Ω, концентрации валентных электронов, а также разницы в электроотрицательности по шкалам Полинга и Аллена от процентного содержания (0 ≤ x ≤ 99,9 ат. %) каждого компонента. С помощью построенный графиков, основываясь на феноменологических критериях образования твердого раствора, ОЦК, ГЦК и смеси фаз, а также образования ТПУ фаз и фаз Лавеса, представлены результаты прогнозирования фазового состава. Установлено, что наибольшее влияние на образование ТПУ фаз оказывает концентрация Zr. Это может быть обусловлено относительно большим атомным радиусом, по сравнению с другими компонентами, входящими в состав высокоэнтропийного сплава системы Co-Cr-Zr-Mn-Ni. Образование таких фаз прогнозируется при содержании Zr от 7,1 до 94,8 ат. %. Образование твердого раствора ожидается в сплавах с низким содержанием Zr и преобладанием одного из компонентов (свыше 70 ат. %).

Ключевые слова: высокоэнтропийный сплав, Co-Cr-Zr-Mn-Ni, концентрация валентных электронов, энтальпия смешения, термодинамический параметр, электроотрицательность.

УДК 669

DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2021.04.006


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 18, No.4 (2021) 441-449

 

Kirill A. Osintsev1, Irina A. Panchenko2, Sergey V. Konovalov3†

Prediction of the phase composition of Co-Cr-Zr-Mn-Ni high-entropy alloy by calculating phenomenological criteria

1, 2 Siberian State Industrial University, Kirov Str., 42, Novokuznetsk, 654007, Russia
1, 3 Samara National Research University, 34, Moskovskoye shosse, 443086, Samara, Russia
1 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0003-1150-6747
2 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0002-1631-9644
3 Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , https://orcid.org/0000-0003-4809-8660

The influence of a high-entropy alloy components of the Co-Cr-Zr-Mn-Ni system on its phase composition is studied by calculating thermodynamic and electronic parameters. Graphs of the dependence of the enthalpy of mixing, the atomic radii mismatch, the thermodynamic parameter Ω, the concentration of valence electrons, as well as the difference in electronegativity on the Pauling and Allen scales on the percentage (0 ≤ x ≤ 99.9 ат. %) of each component were obtained. Using the graphs, based on the phenomenological criteria for solid solution formation, BCC, FCC and a mixture of phases, as well as the formation of TCP phases and Laves phases, the results of predicting the phase composition are presented. It was found that the concentration of Zr has the greatest influence on the formation of TCP phases. This may be due to the relatively large atomic radius, compared with other components that are part of the high-entropy alloy of the Co-Cr-Zr-Mn-Ni system. The formation of such phases is predicted at a Zr content of 7.1 to 94.8 at. %. A solid solution is formed in alloys with a low Zr content and the predominance of one of the components (over 70 at. %).

Keywords: high-entropy alloy, Co-Cr-Zr-Mn-Ni, valence electron concentration, enthalpy of mixing, thermodynamic parameter, electronegativity.