Влияние содержания никеля на износостойкость литого высокоэнтропийного сплава VCrMnFeCoNix

Abstract

Исследованы характеристики износостойкости системы высокоэнтропийных сплавов VCrMnFeCoNix в процессе трения о не жестко закрепленные абразивные частицы. Использовали литые сплавы системы VCrMnFeCoNiх (где х = 1,0; 1,5; 2,0 в молярном соотношении), полученные способом аргонно-дуговой плавки. Изучены фазовый состав, микроструктура, микротвердость и износостойкость данной системы сплавов. В указанных сплавах образуется твердый раствор со структурой ГЦК и σ-фаза, кристаллическая структура которой аналогична таковой тетрагональной σ-фазы бинарной системы Fe-Cr. По мере увеличения в системе содержания никеля количество σ-фазы уменьшается. При рентгеноструктурном анализе сплавов системы VCrMnFeCoNiх отмечена аномально низкая интенсивность дифракционных спектров относительно фона, линии сильно уширены и ассиметричны, что свидетельствует об искажении кристаллической решетки из-за наличия в ней атомов с различными атомными радиусами. Сплав VCrMnFeCoNi₁, содержащий наибольшее количество σ-фазы, имеет близкие значения коэффициентов износостойкости при трении с наплавочным покрытием Т-590. С помощью оптической и растровой электронной микроскопии исследованы микроструктуры сплавов данной системы. Распределение элементов между фазами изучали с помощью энергодисперсионного анализа и характеристического излучения. Согласно данным энергодисперсионного анализа, в сплаве VcrMnFeCoNi₁,₅ σ-фаза обогащена хромом, в то время как твердый раствор - никелем. В сплаве VCrMnFeCoNi₁ σ-фаза и твердый раствор близки по химическому составу. Микротвердость испытанных материалов в зоне трения на 30...65 % выше, чем вне зоны трения.

Investigated are characteristics of wear resistance of system of highly-entropic alloys VcrMnFeCoNiх in the process of friction on abrasive particles, being not rigidly fixed. The cast alloys of VCrMnFeCoNiх system were used (where x = 1.0; 1.5; 2.0 in molar ratio), produced by the method of argon arc melting. Phase composition, microstructure, microhardness and wear resistance of the given system of alloys were studied. In the mentioned alloys a solid solution with FCC structure and σ-phase is formed, the crystalline structure of which is similar to tetragonal σ-phase of binary system Fe—Cr. With increase of nickel content in the system the amount of σ-phase is decreased. At X-ray diffraction microanalysis of alloys of VcrMnFeCoNiх system the anomaly low intensity of diffraction spectra relative to background was noted, lines are greatly widened and asymmetric, that proves the distortion of crystalline lattice due to presence of atoms with different atomic radii in it. Alloy VCrMnFeCoNi₁, containing the largest amount of σ-phase, has close values of coefficients of wear resistance in friction with surfacing coating T-590. Using the optic and scanning electron microscopy the microstructures of alloys of the given system were examined. Distribution of elements between phases was studied by using energy-dispersion analysis and characteristic radiation. In accordance with the data of the energy-dispersion analysis, σ-phase in alloy VcrMnFeCoNi₁,₅ is enriched with chromium, while the solid solution is enriched with nickel. In alloy VCrMnFeCoNi₁ the σ-phase and solid solution are close by chemical composition. Microhardness of tested materials in the friction zone is by 30...65 % higher than that beyond the friction zone.