- Код статьи
- 10.31857/S0235010625040082-1
- DOI
- 10.31857/S0235010625040082
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том / Номер выпуска 4
- Страницы
- 365-378
- Аннотация
- В современных условиях интенсивного развития технологий и постоянно растущих требований к материалам в промышленности существует насущная потребность в разработке принципиально новых металлических сплавов с особыми эксплуатационными свойствами. Классические материалы, включая различные марки сталей, алюминиевые и титановые сплавы, во многих случаях уже не соответствуют современным стандартам по таким ключевым параметрам, как прочность, износостойкость, коррозионная и термическая стабильность. В этом контексте особую значимость приобретают многокомпонентные сплавы с повышенной энтропийной составляющей, содержащие пять и более основных элементов в близких атомных соотношениях. Благодаря уникальному эффекту высокой конфигурационной энтропии данные материалы обладают рядом выдающихся физико-химических характеристик: повышенной механической прочностью, исключительной устойчивостью к окислению при высоких температурах, а также превосходной износостойкостью. Однако существенные технологические сложности при получении высокоэнтропийных сплавов в сочетании с высокой стоимостью исходных компонентов, необходимых для создания эквиатомных композиций, обусловили повышенный научный интерес к изучению сплавов со средним уровнем энтропии (СЭС), которые представляют собой более доступную альтернативу. В данной работе рассматривается разработка и исследование многокомпонентного сплава системы Cr-Ni-Co-Fe-Mo, полученного методом электродуговой наплавки с использованием специализированной порошковой проволоки. Основное внимание уделено изучению микроструктурных особенностей, распределению микротвердости и определению неметаллических включений в наплавленном слое. Выбор данной системы элементов обусловлен их взаимодополняющими свойствами: хром (Cr) обеспечивает повышенную коррозионную стойкость, никель (Ni) улучшает пластичность и термостойкость, кобальт (Co) увеличивает жаропрочность, железо (Fe) служит основой сплава, а молибден (Mo) способствует упрочнению при высоких температурах. Комбинация этих элементов позволяет получить материал с уникальным балансом характеристик, что делает его перспективным для применения в авиакосмической отрасли, энергетике, нефтегазовой промышленности и других высокотехнологичных сферах. В ходе исследования были проведены комплексные испытания, включающие металлографический анализ и измерения микротвердости методом Виккерса. Особое внимание уделено выявлению и классификации неметаллических включений, поскольку их присутствие может существенно влиять на эксплуатационные свойства материала. Полученные результаты позволяют сделать выводы о перспективности дальнейшего изучения и оптимизации данного класса сплавов для промышленного внедрения.
- Ключевые слова
- наплавка порошковая проволока сварочный флюс твердые сплавы микротвердость неметаллические включения микроструктура
- Дата публикации
- 01.07.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 15
Библиография
- 1. Мацинов С.А., Калиниченко В.А., Андрушевич А.А. Перспективы применения покрытий для улучшения поверхностных свойств литых композиционных материалов // Литве и металлургия. 2024. № 2. С. 63–71.
- 2. Дресвянников А.Ф., Колпаков М.Е., Ермолаева Е.А. Физикохимия высокоэнтропийных сплавов: теория и практические приложения // Вестник технологического университета. 2023. № 10. С. 5–19.
- 3. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys // Materials Science and Engineering: A. 2004. 375–377. P. 213–218.
- 4. Yeh Jien-Wei, Lin Su-Jien, Chin Tsung-Shune, Gan JonYiew, Chen Swe-Kai, Shun Tao-Tsung, Tsau Chung Huei, Chou Shou-Yi. Formation of simple crystal structures in Cu–Co–Ni–Cr–Al–Fe–Ti–V alloys with multiprincipl metallic elements // Metallurgical and Materials Transactions A. 2004. 35. P. 2533–2536.
- 5. Zhang Yong, Zuo Ting Ting, Tang Zhi, Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Zhao Ping. Microstructures and properties of high-entropy alloys // Progress in Materials Science. 2014. 61. P. 1–93.
- 6. Butler T.M., Weaver M.L. Influence of annealing on the microstructures and oxidation behaviors of Al8(CoCrFeNi)92, Al15(CoCrFeNi)85, and Al30(CoCrFeNi)70 high-entropy alloys // Metals. 2016. 6. № 9. 222.
- 7. Daoud H.M., Manzoni A.M., Völkl R., Wanderka N., Glatzel U. Oxidation behavior of Al8Co17Cr17Cu8Fe17Ni33, Al23Co15Cr23Cu8Fe15Ni15, and Al17Co17Cr17Cu17Fe17Ni17 compositionally complex alloys (high-entropy alloys) at elevated temperatures in air // Advanced Engineering Materials. 2015. 17. № 8. Р. 1134–1141.
- 8. Батаева З.Б., Руктуев А.А., Иванов И.В. и др. Обзор исследований сплавов, разработанных на основе энтропийного подхода // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2021. 23, № 2. С. 116–146.
- 9. Степченков А.К., Макаров А.В., Волкова Е.Г. и др. Влияние добавок карбида и борида вольфрама на структуру и микротвердость эквиатомного CrFeNi-покрытия, сформированного короткомпульсной лазерной наплавкой // Frontier Materials & Technologies. 2024. № 1. С. 83–94.
- 10. Степанюк Н.А. Влияние облучения ионами гелия на фазовый состав и микроструктуру поверхности высокоэнтропийного сплава CoCrFeMnNi / В сборнике: 78-я научная конференция студентов и аспирантов Белорусского государственного университета. Материалы конференции. В 3-х частях. Минск. 2021. С. 149–152.
- 11. Arif Z.U., Khalid M.Y., Rashid A.A., Rehman E.U., Atif M. Laser deposition of high-entropy alloys: A comprehensive review // Optics & Laser Technology. 2022. 145. 107447.
- 12. Хрущов М.М. Износостойкость и структура твердых наплавок. М.: Машиностроение. 1971.
- 13. Сидоров А.И. Восстановление деталей машин напылением и наплавкой. М.: Машиностроение. 1987.
- 14. C. Wang, K.F. Lin, Y.L. Zhao, T. Yang, T.L. Zhang, W.H. Liu, C.H. Hsueh, H.C. Lin, J.J. Kai, C.T. Liu. Martensitic transformation and mechanical behavior of a medium-entropy alloy // Materials Science and Engineering A. 2020. 786. 139371.
- 15. C.Zhao, W.Xiaoli, W.Weili, L.Xin, Y.Haiou, J.Ze, C.Lianyang, W.Haibin, L.Wenhui, L.Nan. Engineering fine grains, dislocations and precipitates for enhancing the strength of TiB2-modified CoCrFeMnNi high-entropy alloy using Laser Powder Bed Fusion // Journal of Materials Research and Technology. 2023. 26. Р. 1198–1213.
- 16. He Junyang, Makineni S.K., Lu Wenjun, Shang Yuanyuan, Lu Zhaoping, Li Zhiming, Gault B. On the formation of hierarchical microstructure in a Mo-doped NiCoCr medium-entropy alloy with enhanced strength-ductility synergy // Scripta Materialia. 2020. 175. Р. 1–6.
- 17. Ren Mengfei, Li Ruifen, Zhang Xiaoqiang, Gu Jiayang, Jiao Chen. Effect of WC particles preparation method on microstructure and properties of laser cladded Ni60-WC coatings // Journal of Materials Research and Technology. 2023. 22. Р. 605–616.
- 18. Dash T., Nayak B.B. Preparation of multi-phase composite of tungsten carbide, tungsten boride and carbon by arc plasma melting: characterization of melt-cast product // Ceramics International. 2016. 42. № 1-A. Р. 445–459.
- 19. Гусева Т.П., Громов В.Е., Гостевская А.Н. и др. Структура и свойства наплавки новой быстрорежущей стали P2M9 // Актуальные проблемы прочности: Материалы LVVIII международной научной конференции. Витебск, 27–31 мая 2024 года. Минск: ИВЦ Минфина. 2024. С. 5.
- 20. Ерофеев В.К., Воробьева Г.А. Исследование влияния аэротермоакустической обработки на структуру инструментальных быстрорежущих сталей и сплавов // Металлообработка. 2009. № 6 (54). С. 34–40.
- 21. Чапайкин А.С., Громов В.Е., Черепанова Г.И., Миненко С.С. Исследование свойств и структуры наплавки быстрорежущей сталей после высокотемпературного отпуска и ЭПО // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Новокузнецк, 15–16 мая 2024 года. Новокузнецк: Сибирский государственный индустриальный университет. 2024. С. 24–27.
