Синтез самоармованого порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву
In this work, the formation of a self-reinforced HEA–WC powder material during the mechanical alloying (MA) of a mixture of elemental powders of the W-Fe-Co-Ni system in a planetary ball mill in a gasoline environment was investigated. X-ray diffraction (XRD), microstructural, and energy dispersive...
Збережено в:
| Дата: | 2024 |
|---|---|
| Автори: | , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine
2024
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2024-4-3 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Metal Science and Treatment of Metals |
Репозитарії
Metal Science and Treatment of Metals| id |
oai:ojs2.localhost:article-321 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Metal Science and Treatment of Metals |
| baseUrl_str |
|
| datestamp_date |
2024-12-29T09:42:30Z |
| collection |
OJS |
| language |
Ukrainian |
| topic |
високоентропійний сплав механічне легування структура фазовий склад твердий розчин WC самоармований порошковий матеріал |
| spellingShingle |
високоентропійний сплав механічне легування структура фазовий склад твердий розчин WC самоармований порошковий матеріал Nakonechnyi, S.O. Teslia, S. Y. Yurkova, A.I. Loboda, P.I. Синтез самоармованого порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву |
| topic_facet |
high-entropy alloy mechanical alloying structure phase composition solid solution WC self-reinforced powder material високоентропійний сплав механічне легування структура фазовий склад твердий розчин WC самоармований порошковий матеріал |
| format |
Article |
| author |
Nakonechnyi, S.O. Teslia, S. Y. Yurkova, A.I. Loboda, P.I. |
| author_facet |
Nakonechnyi, S.O. Teslia, S. Y. Yurkova, A.I. Loboda, P.I. |
| author_sort |
Nakonechnyi, S.O. |
| title |
Синтез самоармованого порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву |
| title_short |
Синтез самоармованого порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву |
| title_full |
Синтез самоармованого порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву |
| title_fullStr |
Синтез самоармованого порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву |
| title_full_unstemmed |
Синтез самоармованого порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву |
| title_sort |
синтез самоармованого порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву |
| title_alt |
Synthesis of a self-reinforced powder material based on a high-entropy alloy |
| description |
In this work, the formation of a self-reinforced HEA–WC powder material during the mechanical alloying (MA) of a mixture of elemental powders of the W-Fe-Co-Ni system in a planetary ball mill in a gasoline environment was investigated.
X-ray diffraction (XRD), microstructural, and energy dispersive spectral (EDS) analysis revealed that after 20 hours of MA of the powders in a carbon-containing medium, a powder material based on a high-entropy alloy was formed. HEA based powder material contains two solid solutions with BCC and FCC crystal structure, as well as a carbide WC phase formed "in-situ" owing to the large negative value of the mixing enthalpy between carbon and tungsten. The “in-situ” formation of WC particles contributes to the enhancement of interfacial bonding with the metal matrix of the HEA. All phase components of the HEA–WC powder material are in the nanostructured state.
The particles of the powder material have a close to spherical shape and a bimodal particle size distribution. The powder material consists of fine particles with a size of 1–10 μm and their agglomerates with a size up to 100 μm. The microstructure of the particles consists of the main gray phase of the BCC solid solution, dark spaces of the FCC solid solution and fine WC particles with a size of 0.1 μm to 1 μm evenly distributed in the HEA matrix.
High-entropy alloys with the addition of carbon are promising in terms of practical application, because carbon, having a small atomic radius, dissolves as an interstitial element in the crystal lattice of the substitutional solid solutions of the HEA principal elements and, as a result, significantly affects their structure and phase composition, and, therefore, will contribute to the improvement of the mechanical properties of the self-reinforced powder material due to the effects of both solid-solution strengthening by interstitial atoms and the precipitation strengthening by the carbide phase particles. |
| publisher |
Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2024 |
| url |
https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2024-4-3 |
| work_keys_str_mv |
AT nakonechnyiso synthesisofaselfreinforcedpowdermaterialbasedonahighentropyalloy AT tesliasy synthesisofaselfreinforcedpowdermaterialbasedonahighentropyalloy AT yurkovaai synthesisofaselfreinforcedpowdermaterialbasedonahighentropyalloy AT lobodapi synthesisofaselfreinforcedpowdermaterialbasedonahighentropyalloy AT nakonechnyiso sintezsamoarmovanogoporoškovogomateríalunaosnovívisokoentropíjnogosplavu AT tesliasy sintezsamoarmovanogoporoškovogomateríalunaosnovívisokoentropíjnogosplavu AT yurkovaai sintezsamoarmovanogoporoškovogomateríalunaosnovívisokoentropíjnogosplavu AT lobodapi sintezsamoarmovanogoporoškovogomateríalunaosnovívisokoentropíjnogosplavu |
| first_indexed |
2025-09-24T17:41:17Z |
| last_indexed |
2025-09-24T17:41:17Z |
| _version_ |
1850410126420213760 |
| spelling |
oai:ojs2.localhost:article-3212024-12-29T09:42:30Z Synthesis of a self-reinforced powder material based on a high-entropy alloy Синтез самоармованого порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву Nakonechnyi, S.O. Teslia, S. Y. Yurkova, A.I. Loboda, P.I. high-entropy alloy mechanical alloying structure phase composition solid solution WC self-reinforced powder material високоентропійний сплав механічне легування структура фазовий склад твердий розчин WC самоармований порошковий матеріал In this work, the formation of a self-reinforced HEA–WC powder material during the mechanical alloying (MA) of a mixture of elemental powders of the W-Fe-Co-Ni system in a planetary ball mill in a gasoline environment was investigated. X-ray diffraction (XRD), microstructural, and energy dispersive spectral (EDS) analysis revealed that after 20 hours of MA of the powders in a carbon-containing medium, a powder material based on a high-entropy alloy was formed. HEA based powder material contains two solid solutions with BCC and FCC crystal structure, as well as a carbide WC phase formed "in-situ" owing to the large negative value of the mixing enthalpy between carbon and tungsten. The “in-situ” formation of WC particles contributes to the enhancement of interfacial bonding with the metal matrix of the HEA. All phase components of the HEA–WC powder material are in the nanostructured state. The particles of the powder material have a close to spherical shape and a bimodal particle size distribution. The powder material consists of fine particles with a size of 1–10 μm and their agglomerates with a size up to 100 μm. The microstructure of the particles consists of the main gray phase of the BCC solid solution, dark spaces of the FCC solid solution and fine WC particles with a size of 0.1 μm to 1 μm evenly distributed in the HEA matrix. High-entropy alloys with the addition of carbon are promising in terms of practical application, because carbon, having a small atomic radius, dissolves as an interstitial element in the crystal lattice of the substitutional solid solutions of the HEA principal elements and, as a result, significantly affects their structure and phase composition, and, therefore, will contribute to the improvement of the mechanical properties of the self-reinforced powder material due to the effects of both solid-solution strengthening by interstitial atoms and the precipitation strengthening by the carbide phase particles. У роботі досліджено формування самоармованого ВЕС–WС порошкового матеріалу під час механічного легування (МЛ) суміші елементарних порошків системи W–Fe–Cо–Ni в планетарному млині в середовищі бензину. Методами рентгеноструктурного, мікроструктурного та мікрорентгеноспектрального аналізу встановлено, що за 20 годин МЛ суміші елементарних порошків металів у вуглецевовмісному середовищі відбувається формування порошкового матеріалу на основі високоентропійного сплаву, який містить у своєму складі два твердих розчини з ОЦК і ГЦК кристалічною структурою, а також карбідну фазу WС, що утворюється «in-situ» завдяки великому негативному значенню ентальпії змішування між вуглецем і вольфрамом. Формування «in-situ» частинок WС сприяє підсиленню міжфразного зв’язку з металевою матрицею ВЕС. Всі фазові складові ВЕС–WС порошкового матеріалу знаходяться у наноструктурному стані. Частинки композиту мають близьку до сферичної форму та бімодальний розподіл за розмірами, що становлять 1–10 мкм для дрібних частинок та до 100 мкм для їх агломератів. Мікроструктура частинок складається з основної сірої фази ОЦК твердого розчину, темних проміжків ГЦК твердого розчину та рівномірно розподілених дисперсних частинок WC з розмірами не більше 1 мкм. Високоентропійні сплави з додаванням вуглецю є перспективними з погляду практичного застосування, тому що вуглець, маючи невеликий атомний радіус, розчиняється як елемент проникнення в кристалічній ґратці твердих розчинів заміщення з металевих елементів ВЕС і, як наслідок, суттєво впливає на їх структуру та фазовий склад, а отже сприятиме підвищенню механічних властивостей самоармованого порошкового матеріалу завдяки ефектам як твердорозчинного зміцнення атомами проникнення, так і зміцнення включеннями карбідної фази. Physico- Technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine 2024-12-24 Article Article application/pdf https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2024-4-3 10.15407/mom2024.04.025 Scientific Technical Journal; Vol. 30 No. 4 (2024): The Scientific Technical journal Metal Science and Treatment of Metals; 25-37 Науково-технічний журнал; Том 30 № 4 (2024): Науково-технічний журнал Металознавство та обробка металів; 25-37 2664-2441 2073-9583 10.15407/mom2024.04 uk https://momjournal.org.ua/index.php/mom/article/view/2024-4-3/324 Copyright (c) 2024 Scientific Technical Journal https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |