ISSN 1995-2732 (Print), 2412-9003 (Online)
УДК 549:54.055
DOI: 10.18503/1995-2732-2025-23-1-54-61
Аннотация
Постановка задачи (актуальность работы). Высокоэнтропийные сплавы являются перспективными материалами благодаря своим уникальным физико-механическим свойствам, что делает их привлекательными для использования в авиационной, энергетической и других высокотехнологичных отраслях. Однако термические характеристики высокоэнтропийных сплавов, особенно их фазовые превращения и стабильность при высоких температурах, остаются недостаточно изученными. Сплав CoCrFeMnNi, представляющий собой один из наиболее известных высокоэнтропийных сплавов, требует детального исследования его термодинамических свойств для оптимизации применения в промышленности. Цель работы. Основной целью исследования является детальное изучение термических свойств сплава CoCrFeMnNi с помощью метода дифференциального термического анализа. Используемые методы. Для исследования использован метод дифференциального термического анализа, который позволяет измерять тепловые эффекты, сопровождающие фазовые превращения в сплавах при нагреве и охлаждении. Объектами исследования служили пять образцов сплава с варьирующимся содержанием Fe и Mn. Новизна. Исследование термических свойств сплава CoCrFeMnNi с использованием дифференциального термического анализа проводится впервые, что позволяет выявить фазовые изменения и поведение теплового потока для различных концентраций элементов. Результат. Были получены данные, описывающие фазовые переходы и структурные изменения при плавлении и кристаллизации сплавов с различными содержаниями Fe и Mn. В ходе анализа установлены характерные температурные и временные параметры этих процессов. Практическая значимость. Результаты исследования могут быть использованы для оптимизации состава высокоэнтропийных сплавов, применяемых в различных отраслях, требующих высокой теплостойкости и устойчивости к деформациям, а также для разработки новых материалов с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Ключевые слова
высокоэнтропийные сплавы, сплав CoCrFeMnNi, дифференциальный термический анализ, фазовые переходы, термические характеристики, железо, марганец, кобальт, хром, никель
Для цитирования
Шуберт А.В., Коновалов С.В., Панченко И.А. Исследование термических свойств системы высокоэнтропийных сплавов на основе CoCrFeMnNi методом дифференциального термического анализа // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2025. Т. 23. №1. С. 54-61. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2025-23-1-54-61
1. Yeh J.-W. Alloy Design Strategies and Future Trends in High-Entropy Alloys // JOM. 65 545 (2013), pp. 1759–1771. https://doi.org/10.1007/ s11837-013-0761-6.
2. George E.P., Raabe D., Ritchie R.O. Highentropy alloys // Nat. Rev. Mater. 2019, no. 4, pp. 515–534. https://doi.org/10.1038/s41578- 019-0121-4. 551.
3. Рогачев А.С. Структура, стабильность и свойства высокоэнтропийных сплавов // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121, № 8. С. 807-841. DOI: 10.31857/S0015323020080094. EDN REFBUL.
4. Cantor B. Multicomponent high-entropy Cantor alloys // Progress in Materials Science. 2021, vol. 120, pp. 1–36. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2020.100754.
5. Nanomechanical behavior of CoCrFeMnNi high-entropy alloy / S. Mridha, S. Das, S. Aouadi, S. Mukherjee, R.S. Mishra // JOM Journal of the Minerals Metals and Materials Society. 2015, vol. 67, iss. 10, pp. 2296–2302. DOI: 10.1007/s11837-015-1566-6.
6. Zaddach A.J., Scattergood R.O., Koch C.C. Tensile properties of low-stacking fault energy highentropy alloys // Materials Science and Engineering. 2015, vol. 636, pp. 373–378. DOI: 10.1016/j. msea.2015.03.109.
7. Мощенский Ю.В. Метод моделей в дифференциальном термическом анализе // Вестник Самарского государственного технического ун-та. Серия: Физико-математические науки. 2001. №12. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/metod-modeley-v-differentsialnom-termicheskom-analize
8. Егунов В.П. Введение в термический анализ. Самара: ПО «СамВен», 1996. 270 с. EDN TOPBCX.
9. Яняк С.В., Комиссарова И.И. Исследование теплостойкости твердых сплавов методом дифференциального термического анализа // Вестник Вологодского государственного университета. Серия: Технические науки. 2021. № 1(11). С. 27-31. EDN KTAEDN.
10. Куликов М.А. Исследование свойств замещенных алкилстирилкетонов и их азометиновых производных методом дифференциального термического анализа // Вестник Технологического университета. 2019. Т. 22, № 12. С. 12-14. EDN QVPFLP.
11. Исследование гидросиликатов цемента, модифицированных изомерными дисахаридами методом дифференциального термического анализа / Е.А. Шошин, Ю.Г. Иващенко, А.В. Поляков, В.М. Буланов // Известия Казанского государственного архитектурно-строительного университета. 2017. № 1(39). С. 244-249. EDN YIOAZX.
12. Дробышев В.К., Панченко И.А., Коновалов С.В. Механические свойства и микроструктура сплавов системы CoCrFeMnNi // Ползуновский вестник. 2024. № 2. С. 249-254. DOI: 10.25712/ASTU.2072-8921.2024.02.033. EDN OLJRHK.
13. Первопринципное исследование стабильности высокоэнтропийных сплавов CoCrFe40-xMnxNi (x = 5, 10, 15, 20) / К. А. Осинцев, В. С. Панова, В. А. Кузнецова [и др.] // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2023. Т. 20, № 4. С. 508-514. DOI: 10.25712/ASTU.1811-1416.2023.04.010. EDN JINQGC.
14. Эволюция фазового состава сплава кантора CoCrFeNiMn при длительном отжиге / Д.Ю. Ковалев, А.С. Рогачев, Н.А. Кочетов, С.Г. Вадченко // Физика металлов и металловедение. 2022. Т. 123, № 11. С. 1232-1241. DOI: 10.31857/S0015323022600794. EDN ZTWBJS.
15. Влияние термической и термомеханической обработки на микроструктуру и механические свойства многокомпонентного сплава FeCrMnNiCo0.85C0.15 / Е.В. Мельников, С.В. Астафуров, К.А. Реунова [и др.] // Письма о материалах. 2021. Т. 11, № 4(44). С. 375-381. DOI: 10.22226/2410-3535-2021-4-375-381. EDN CQVBDH.