Mechanical properties of the high-entropy alloy Al0.5CoCrCuFeNi in various structural states at temperatures of 0.5–300 K

Abstract

The mechanical properties and fracture characteristics of the high-entropy alloy Al0.5CoCrCuFeNi are studied in different structural states (cast and after two heat treatments) at temperatures of 0.5–300 K with quasistatic deformation by uniaxial compression and distension. Mechanical resonance spectroscopy is used to measure the temperature variations of the Young modulus in the different structural states. It is found that heat treatment of the samples leads to an increase (by roughly 25%) in the Young modulus, the nominal yield point τ0.2, and the deforming stress. The form of the deformation curves is analyzed. The temperature interval for the transition from smooth to discontinuous plastic flow is determined. For the cast state the differences in τ0.2 under tension and compression are determined, an anomalous temperature dependence of τ0.2 (for temperatures in the 0.5–4.2 K range) is discovered, and thermal activation analysis of the experimental data yields empirical estimates for the parameters of the interactions of dislocations with local barriers. After heat treatment the samples break up into two parts under compression, as opposed to the cast state, where the samples acquire a “barrel” shape during compression. It is found that fracture of the heat treated samples at temperatures of 300–4.2 K has a viscous character.

Low-Temperatures Physical-Mechanical Properties of the Medium-Entropy Alloy Co$_{17.5}$Cr$_{12.5}$Fe$_{55}$Ni$_{10}$Mo$_5$

“…Високоентропійні (ВЕС) та середньоентропійні (СЕС) стопи -це новий та перспективний клас матеріалів [1][2][3][4], який у широкому діапазоні температур, аж до кріогених, має унікальні механічні властивості, такі як висока в'язкість руйнування, висока термостійкість, поєднання високої міцності та пластичності [3][4][5][6]. Ці властивості пов'язані з багатокомпонентною структурою ВЕС, утвореною елементами з різними атомними радіусами та, як наслідок цього, із спотвореною кристалічною ґратницею.…”

“…Водночас, здебільшого однофазні ВЕС у разі деформації розтягненням мають відносно низьку міцність. Покращити їхню міцність без втрати пластичності можливо різними способами: зміцненням твердого розчина [9], подрібненням зерен [10], деформаційним зміцненням [11] або леґуванням [5,6,[12][13][14][15].…”

“…Вивчення впливу леґування на міцність ВЕС дозволило встановити [5,6,[12][13][14][15], що збільшення концентрації одного з елементів, які входить в однофазний твердий розчин, таких як Al, V, Mo, Ti, призводить до суттєвого зміцнення стопів. Такі домішки призводять до утворення у структурі ВЕС додаткових упорядкованих або інтерметалічних фаз, які утворюють ефективні перешкоди для руху дислокацій, таким чином підвищуючи міцність матеріалу.…”

“…Величину σ визначали як відношення навантаження до початкової площі поперечного перерізу зразка, величину ε обчислювали як відношення зміни довжини зразка, обумовленого пластичною деформацією, до його початкової довжини. Детальний опис методики визначення параметрів деформаційних кривих σ(ε) наведено в [5].…”

Spark Plasma Sintered High-Entropy Alloys: An Advanced Material for Aerospace Applications

“…Tabachnikova et al [64] measured the influence of temperature on Young's modulus for different structural states by mechanical resonance spectroscopy. The heat treatment of the samples led to an increase (∼25%) of Young's modulus.…”