Влияние равноканального углового прессования на прочностные и коррозионные свойства высокоэнтропийного сплава FeNiMnCr

Цели. Исследовать влияние равноканального углового прессования (РКУП) на структуру, прочность и коррозионные свойства сплава FeNiMnCr.

Методы. Структурные характеристики изучались с помощью рентгенофазового анализа и электронной микроскопии (scanning electron microscopy, transmission electron microscopy). Механические свойства оценивались по микротвердости и испытаниям на растяжение, коррозионная стойкость — потенциодинамическим методом в 3.5% растворе NaCl.

Результаты. Установлено, что РКУП приводит к значительному измельчению зерна, увеличению прочности (до 1010 МПа) и снижению плотности коррозионного тока, что говорит об улучшении пассивирующих свойств поверхности.

Выводы. РКУП повышает прочность и коррозионную стойкость сплава, что делает его перспективным для применения в ядерной энергетике, медицине и авиационно-космической промышленности.

1. Tsai M.H., Yeh J.W. High-Entropy Alloys: A Critical Review. Mater. Res. Lett. 2014;2(3):107–123. https://doi.org/10.1080/ 21663831.2014.912690

2. Miracle D.B., Senkov O.N. A critical review of high entropy alloys and related concepts. Acta Mater. 2017:122:448–511. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.08.081

3. Shi Y., Yang B., Liaw P. Corrosion-Resistant HighEntropy Alloys: A Review. Metals (Basel). 2017;7(2):43. https://doi.org/10.3390/met7020043

4. Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. Microstructures and properties of high-entropy alloys. Prog. Mater. Sci. 2014;61:1–93. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001

5. Chen S.T., TangW.Y., KuoY.F., Chen S.Y., TsauC.H., ShunT.T., Yeh J.W. Microstructure and properties of age-hardenable Alx CrFe1.5MnNi0.5 alloys. Mater. Sci. Eng.: A. 2010;527(21–22): 5818–5825. https://doi.org/10.1016/j.msea.2010.05.052

6. Tong C.J., Chen M.R., Chen S.K., Yeh J.W., Shun T.T., Lin S.J., Chang S.Y. Mechanical performance of the Alx CoCrCuFeNi high-entropy alloy system with multiprincipal elements. Metall. Mater. Trans. A. 2005;36(5):1263–1271. https://doi.org/10.1007/s11661-005-0218-9

7. Vyrodova A.V. The influence of chemical composition on solid solution and strain hardening of single crystals of FCC high-entropy alloys. Frontier Materials & Technologies. 2022;1:15–23 (in Russ.). https://doi.org/10.18323/2782-4039-2022-1-15-23

8. Kourov N.I., Pushin V.G., Korolev A.V., Knyazev Yu.V., Kuranova N.N., Ivchenko M.V., Ustyugov Yu.M., Wanderka N. Structure and physical properties of the high-entropy AlCrFeCoNiCu alloy rapidly quenched from the melt. Phys. Solid State. 2015;57(8):1616–1626. https://doi.org/10.1134/S1063783415080144

9. Klimova M., Stepanov N., Shaysultanov D., Chernichenko R., Yurchenko N., Sanin V., Zherebtsov S. Microstructure and mechanical properties evolution of the Al, C-Containing CoCrFeNiMn-type high-entropy alloy during cold rolling. Materials. 2017;11(1):53. https://doi.org/10.3390/ma11010053

10. GurtovaD.Yu., PanchenkoM.Yu., MelnikovE.V., AstapovD.O., Astafurova E.G. The influence of grain size on hydrogen embrittlement of a multicomponent (FeCrNiMnCo)99N1 alloy. Frontier Materials & Technologies. 2024;3:41–51. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2024-3-69-4

11. Valiev R.Z., Zhilyaev A.P., Langdon T.J. Bulk Nanostructured Materials: Fundamentals and Applications. Wiley; 2013. 440 p. http://doi.org/10.1002/9781118742679

12. Kumar N.A.P.K., Li C., Leonard K.J., Bei H., Zinkle S.J. Microstructural stability and mechanical behavior of FeNiMnCr high entropy alloy under ion irradiation. Acta Materialia. 2016;113(Part 2):230–244. http://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.05.007

13. Hoffman A., He L., Luebbe M., Pommerenke H., Duan J., Cao P., Sridharan K., Lu Z., Wen H. Effects of Al and Ti additions on irradiation behavior of FeMnNiCr multiprincipal-element alloy. JOM. 2020;72(1):150–159. https://doi.org/10.1007/s11837-019-03871-4

14. Okonkwo B.O., Jeong Ch., Bae Lee H.L., Jang Ch., Rahimi E., Davoodi A. Development and optimization of trivalent chromium electrodeposit on 304L stainless steel to improve corrosion resistance in chloride-containing environment. Heliyon. 2023;9(12):e22538. https://doi.org/10.1016/j.heliyon. 2023.e22538

15. Sun Z., Zhang M., Wang G., Yang X., Wang S. Wear and corrosion resistance analysis of FeCoNiTiAlₓ high-entropy alloy coatings prepared by laser cladding. Coatings. 2021;11(2):155. http://doi.org/10.3390/coatings11020155

16. Ding Z., Ding C., Yang Z., Zhang H., Wang F., Li H., Xu J., Shan D., Guo B. Ultra-high strength in FCC+BCC highentropy alloy via different gradual morphology. Materials. 2024;17(18):4535. https://doi.org/10.3390/ma17184535

17. Osintsev K.A., Gromov V.E., Konovalov S.V., Ivanov Yu.F., Panchenko I.A. High-entropy alloys: Structure, mechanical properties, deformation mechanisms and application. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedenii. Chernaya Metallurgiya = Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2021;64(4):249–258 (in Russ.). https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-4-249-258