Микроплазменное напыление функциональных покрытий из механически синтезированных композиционных порошков эквиатомной системы AlNiCoFeCr

В представленной работе впервые опробован подход твердофазного легирования многокомпонентной системы применительно к эквиатомной смеси из однофазных порошков Al, Ni, Co, Fe и Cr и микроплазменное напыление покрытий на их основе. Установлено, что в процессе механохимического синтеза образуется композиционный порошок, представляющий собой округлые конгломераты системы «5ме», гранулометрическим распределением от 10 до 110 мкм. Исследования структуры и свойств покрытий показали формирование градиентов микротвердости и элементного состава, однако однородность возрастает с увеличением продолжительности механосинтеза. В покрытиях после механохимического синтеза композиционного порошка в течение 15 мин образуются Fm3m, Im3m и Pm3m фазы, поры располагаются по границам сплетов (пористость 4,8%), в распределении микротвердости удалось выделить две области со значениями микротвердости 600 и 300 HV (менее 10%) со средним отклонением 7%, адгезия к стальной подложке составила 54 МПа.

1. Nanostructured High-Entropy Alloys with Multiple Principle Elements: Novel Alloy Design Concepts and Outcomes / J. W. Ye h, S. K. Chen, S. J. Lin et al. // Advanced Engineering Materials. – 2004. – V. 6, N 8. – P. 299–303.

2. Wang Y. P., Li B. Sh., Heng Zh. F. Solid solution or intermetallics in a high entropy alloy // Advanced Engineering Materials. – 2009. – V. 11, N 8. – P. 641–644.

3. Middleburgh S . C., King D . M., Lumpkin G . R . Atomic scale modelling of hexagonal structured metallic fission product alloys // Royal Society Open Science. – 2015. – N 2 (4).

4. Zhang Y., Zuo T. T., Tang Z. G., Michael C., Dahmen K. A. Liaw P. K., L u Z. P. Microstructures and properties of high-entropy alloys // Progress in Materials Science. – 2014. – N 61. – P. 1–93.

5. Otto F., Ya n g Y., Bei H., George E. P. Relative effects of enthalpy and entropy on the phase stability of equiatomic high-entropy alloy // Acta Materialia. – 2013. – N 67 (7). – P. 2628–2638.

6. Greer A. L. Confusion by design // Nature. – 1993. – N 366 (6453). – P. 303–304.

7. Zhang Y., Zhou Y. J., Lin J. P., Chen G. L., Liaw P. K. Solid-Solution Phase Formation Rules for Multi-component Alloys // Advanced Engineering Materials. – 2008. – N 10 (6). – P. 534–538.

8. Takeuchi A., Inoue A. Classification of Bulk Metallic Glasses by Atomic Size Difference, Heat of Mixing and Period of Constituent Elements and Its Application to Characterization of the Main Alloying Element // Materials Transactions. – 2005. – N 46 (12). – P. 2817–2829.

9. Ya n g X., Zhang Y. Prediction of high-entropy stabilized solid-solution in multi-component alloys // Materials Chemistry and Physics. – 2012. – N 132 (2–3). – P. 133–138.

10. Li X., Feng Y., Liu B., Yi D., Yang X., Zhang W., Chen G., Liu Y., Bai P. Influence of NbC particles on microstructure and mechanical properties of AlCoCrFeNi high-entropy alloy coatings prepared by laser cladding // Journal of Alloys and Compounds. – 2019. – N 778 (6). – P. 485–494.

11. Ang A. S. M., Berndt C. C., Sesso M. L., Anupam A., Kottada R. S., Murty B. S. Plasma-sprayed high entropy alloys: microstructure and properties of AlCoCrFeNi and MnCoCrFeNi // Metallurgical and Materials Transactions. – 2015. – N 46. – P. 791–800.

12. Jin B., Zhang N., Yin S. Strengthening behavior of AlCoCrFeNi(TiN) high-entropy alloy coatings fabricated by plasma spraying and laser remelting // Journal of Materials Science & Technology. – 2022. – N 121. – P. 163–173.

13. Li C., Li J. Effect of aluminum contents on microstructure and properties of AlxCoCrFeNi alloys // Journal of Alloys and Compounds. – 2010. – N 504 (1). – P. 515–518.

14. Semikolenov A., Kuznetsov P., Shalnova S., et al., Microstructure Evolution of FeNiCoCrAl1.3Mo0.5 High Entropy Alloy during Powder Preparation, Laser Powder Bed Fusion, and Microplasma Spraying // Materials. – 2021. – No 14.