Структурное состояние литых высокоэнтропийных сплавов с ГЦК-решёткой и его влияние на характеристики твёрдости

Abstract

Рассчитано теоретическое размерное несоответствие кристаллической решётки однофазных высокоэнтропийных сплавов, которые состоят из элементов как с близкими размерами атомных радиусов, так и с большим различием в размерах атомов. Получены и проанализированы их дифрактограммы. На основе данных о ширине пика на половине высоты оценено и в дальнейшем рассчитано влияние величины дисторсий кристаллической решётки и размера областей когерентного рассеяния (ОКР) на физическое уширение дифракционных линий. Показано, что с увеличением теоретического размерного несоответствия кристаллической решётки происходит уменьшение размера ОКР и увеличение искажения кристаллической решётки, что приводит к упрочнению твёрдого раствора и, следовательно, к росту его твёрдости.

Розраховано теоретичну розмірну невідповідність кристалічної ґратниці однофазних високоентропійних стопів, які складаються з елементів як з близькими атомовими радіюсами, так і з великими відмінностями в розмірах атомів. Одержано та проаналізовано їхні дифрактограми. На основі даних про ширину піка на напіввисоті оцінено та в подальшому розраховано вплив величини дисторсій кристалічної ґратниці і розміру областей когерентного розсіяння (ОКР) на фізичне розширення дифракційних ліній. Показано, що зі збільшенням теоретичної розмірної невідповідности кристалічної ґратниці відбувається зменшення розміру ОКР і збільшення спотворення кристалічної ґратниці, що приводить до зміцнення твердого розчину і, таким чином, до росту його твердости.

The theoretical atom-size difference is calculated for crystal lattice of single-phase high-entropy alloys, which are consisting of the elements with close atomic radius or the elements with significantly different ones. X-ray diffraction patterns of these alloys are obtained and analysed. Based on the data of peak full-width at half-height of its maximum, an influence of magnitude of lattice distortions and size of coherent-scattering regions on physical broadening of diffraction lines is calculated. As shown, the increasing of theoretical atom-size difference causes decreasing of coherent-scattering regions as well as increasing of distortions in crystal lattice that leads to solid-solution strengthening and, therefore, to increasing of its hardness.