Прогнозування фазово-структурного стану литих сплавів з високою ентропією
The structural and chemical heterogeneity of two Al-based complex concentrated alloys Al–Cr–Mn–Fe–Ni–Cu and Al–Cr–Mn–Fe–Co–Ni–Cu–Zn was investigated in the as-cast condition in order to evaluate the predictive capability of commonly used high-entropy alloy (HEA) descriptors. Integral thermodynamic p...
Saved in:
| Date: | 2026 |
|---|---|
| Author Affiliations: | |
| Keywords: | keywords |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Published: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2026
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-2-1 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Metal Science and Treatment of Metals |
Institution
Metal Science and Treatment of Metals| _version_ | 1868928817955864576 |
|---|---|
| author | Likhatskyi, I. F. |
| author_facet | Likhatskyi, I. F. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Likhatskyi, I. F. |
| baseUrl_str | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-06-24T11:08:09Z |
| description | The structural and chemical heterogeneity of two Al-based complex concentrated alloys Al–Cr–Mn–Fe–Ni–Cu and Al–Cr–Mn–Fe–Co–Ni–Cu–Zn was investigated in the as-cast condition in order to evaluate the predictive capability of commonly used high-entropy alloy (HEA) descriptors. Integral thermodynamic parameters (ΔSmix, ΔHmix, δ, VEC, Ω, Δχ) calculated for both compositions fall within ranges typically considered favorable for solid-solution formation in HEA and complex concentrated alloys. In particular, ΔHmix and δ satisfy empirical stability criteria, while Ω exceeds commonly proposed thresholds for solid-solution formation. However, microstructural characterization reveals that these descriptors alone do not reliably predict the actual phase constitution in as-cast state.
SEM/EDS analysis showed that both systems form a chemically heterogeneous dendritic-like morphology, accompanied by pronounced chemical partitioning between chemically distinct microstructural regions. In the Al–Cr–Mn–Fe–Ni–Cu alloy, two chemically distinct microstructural constituents were identified; however, both of them may correspond to B2-type intermetallic phases with a BCC-related lattice. Although VEC values fall within ranges associated with BCC or mixed BCC/FCC tendencies in Al-rich multicomponent alloys, experimental evidence indicates that the dominant structural constituents correspond to ordered intermetallic phases rather than disordered solid solutions.
In contrast, the Al–Cr–Mn–Fe–Co–Ni–Cu–Zn alloy exhibits significantly higher chemical and morphological heterogeneity. Addition of Co and Zn leads to increased microstructural complexity and decrease of Cu-driven chemical separation. Local enrichment in Cu and Zn was detected in chemically distinct regions, indicating a strong tendency toward chemical separation and suggesting the formation of brass-type intermetallic phases. |
| first_indexed | 2026-06-25T01:03:32Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:oai.momjournal.org.ua:article-364 |
| institution | Metal Science and Treatment of Metals |
| keywords_txt_mv | keywords |
| last_indexed | 2026-06-25T01:03:32Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:oai.momjournal.org.ua:article-3642026-06-24T11:08:09Z Prediction of phase-structural state of as-cast high-entropy alloys Прогнозування фазово-структурного стану литих сплавів з високою ентропією Likhatskyi, I. F. complex concentrated alloys HEA lightweight alloys casting microstructure phase formation thermodynamic parameters SEM складні концентровані сплави ВЕС сплави з пониженою густиною лиття мікроструктура фазоутворення термодинамічні параметри SEM The structural and chemical heterogeneity of two Al-based complex concentrated alloys Al–Cr–Mn–Fe–Ni–Cu and Al–Cr–Mn–Fe–Co–Ni–Cu–Zn was investigated in the as-cast condition in order to evaluate the predictive capability of commonly used high-entropy alloy (HEA) descriptors. Integral thermodynamic parameters (ΔSmix, ΔHmix, δ, VEC, Ω, Δχ) calculated for both compositions fall within ranges typically considered favorable for solid-solution formation in HEA and complex concentrated alloys. In particular, ΔHmix and δ satisfy empirical stability criteria, while Ω exceeds commonly proposed thresholds for solid-solution formation. However, microstructural characterization reveals that these descriptors alone do not reliably predict the actual phase constitution in as-cast state. SEM/EDS analysis showed that both systems form a chemically heterogeneous dendritic-like morphology, accompanied by pronounced chemical partitioning between chemically distinct microstructural regions. In the Al–Cr–Mn–Fe–Ni–Cu alloy, two chemically distinct microstructural constituents were identified; however, both of them may correspond to B2-type intermetallic phases with a BCC-related lattice. Although VEC values fall within ranges associated with BCC or mixed BCC/FCC tendencies in Al-rich multicomponent alloys, experimental evidence indicates that the dominant structural constituents correspond to ordered intermetallic phases rather than disordered solid solutions. In contrast, the Al–Cr–Mn–Fe–Co–Ni–Cu–Zn alloy exhibits significantly higher chemical and morphological heterogeneity. Addition of Co and Zn leads to increased microstructural complexity and decrease of Cu-driven chemical separation. Local enrichment in Cu and Zn was detected in chemically distinct regions, indicating a strong tendency toward chemical separation and suggesting the formation of brass-type intermetallic phases. Було досліджено структурну та локальну неоднорідність хімічного складу двох комплексних концентрованих сплавів систем Al–Cr–Mn–Fe–Ni–Cu та Al–Cr–Mn–Fe–Co–Ni–Cu–Zn в литому стані. Метою було визначення прогностичної здатності загальновживаних дескрипторів високоентропійних сплавів (ВЕС). Інтегральні термодинамічні параметри (ΔSmix, ΔHmix, δ, VEC, Ω, Δχ), розраховані для обох складів, знаходились в межах діапазонів, які зазвичай вважаються сприятливими для утворення твердих розчинів у ВЕС та комплексних концентрованих сплавах. Зокрема, ΔHmix та δ для експериментальних сплавів задовольняли емпіричні критерії стабільності, тоді як значення Ω перевищуло загальнопропоновані межі для утворення твердих розчинів. При цьому, було показано, що ці дескриптори самі по собі не здатні надійно передбачити фактичний фазовий склад у литому стані. SEM/EDS аналізи показали, що обидві системи формують хімічно неоднорідну дендритоподібну морфологію, що супроводжується помітною хімічною неоднорідністю між хімічно відмінними мікроструктурними областями. У сплаві Al–Cr–Mn–Fe–Ni–Cu було виявлено дві хімічно різні мікроструктурні складові, однак обидві вони можуть відповідати інтерметалідним фазам типу B2 з ОЦК-ґраткою. Також показано, що хоча значення VEC для цього сплаву знаходились в діапазонах, які визначають ОЦК-тип ґратки, або змішаний тип ОЦК/ГЦК, домінуючі структурні складові в експериментальному сплаві відповідають впорядкованим інтерметалевим фазам, а не невпорядкованим твердим розчинам, на що вказує локальний хімічний склад цих складових. На противагу цьому, сплав Al–Cr–Mn–Fe–Co–Ni–Cu–Zn демонструє значно вищу хімічну та морфологічну гетерогенність. Додавання Co та Zn призводить до збільшення мікроструктурної неоднорідності та зниження хімічної неоднорідності, зазвичай зумовленої міддю. Поява областей, збагачених Cu та Zn, підтверджує підсилення структурно-фазової неоднорідності та вказує на можливість утворення інтерметалідних фаз, які утворюються в латунях та бронзах. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2026-05-31 Article Article https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-2-1 Scientific Technical journal ‘’Metal Science and Treatment of Metals’’; Vol. 32 No. 2 (2026): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 3-15 Науково-технічний журнал ‘’Металознавство та обробка металів‘’; Том 32 № 2 (2026): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 3-15 2664-2441 2073-9583 Copyright (c) 2026 I. F. Likhatskyi https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | складні концентровані сплави ВЕС сплави з пониженою густиною лиття мікроструктура фазоутворення термодинамічні параметри SEM Likhatskyi, I. F. Прогнозування фазово-структурного стану литих сплавів з високою ентропією |
| title | Прогнозування фазово-структурного стану литих сплавів з високою ентропією |
| title_alt | Prediction of phase-structural state of as-cast high-entropy alloys |
| title_full | Прогнозування фазово-структурного стану литих сплавів з високою ентропією |
| title_fullStr | Прогнозування фазово-структурного стану литих сплавів з високою ентропією |
| title_full_unstemmed | Прогнозування фазово-структурного стану литих сплавів з високою ентропією |
| title_short | Прогнозування фазово-структурного стану литих сплавів з високою ентропією |
| title_sort | прогнозування фазово-структурного стану литих сплавів з високою ентропією |
| topic | складні концентровані сплави ВЕС сплави з пониженою густиною лиття мікроструктура фазоутворення термодинамічні параметри SEM |
| topic_facet | complex concentrated alloys HEA lightweight alloys casting microstructure phase formation thermodynamic parameters SEM складні концентровані сплави ВЕС сплави з пониженою густиною лиття мікроструктура фазоутворення термодинамічні параметри SEM |
| url | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2026-2-1 |
| work_keys_str_mv | AT likhatskyiif predictionofphasestructuralstateofascasthighentropyalloys AT likhatskyiif prognozuvannâfazovostrukturnogostanulitihsplavívzvisokoûentropíêû |