Kink-band strengthening of Ti-based high entropy mille-feuille structured materials

钛基高熵千层结构材料的扭结带强化

基本信息

批准号：
22K03808
负责人：
徳永透子
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，Ti系共晶型ハイエントロピー合金に主に着目し，層状組織の方位を制御し，ミルフィーユ材料独特のキンク強化を誘導することを目指した．本年度は過去に報告されているTi系共晶型ハイエントロピー合金（TiCoFeMnNi系，TiAlCrNbZr系，TiCoFeMnNi系）を含むFeCoCuNiTi，FeCoCrNiTi，FeCoMnNiTi系といった計18種の合金をアーク溶解法により溶製し，一部合金に対しては更にブリッジマン法を用いた一方向性凝固による組織配向化を行った．FeCoCrNiTi合金系においては，初晶の間に層状組織の発達が確認され，その層状組織においてはアーク溶解時の熱流方向に対して配向化していることが確認された．一方，FeCoMnNiTi系合金では，層状組織の発達は認められなかったものの，過去にキンク帯の形成が確認されたMg基LPSO相の組織と酷似した特徴的な板状結晶粒の形成が確認された．また，作製した種々の合金について，室温～800℃における圧縮試験を実施し，力学特性と組織形態の相関を調査した．FeCoCrNiTi系合金の圧縮試験においては，当初の研究目標であった2GPaを超える高強度を達成することができた．しかしながら，層状組織と共存する初晶を起点に破壊が生じ，更なる組織制御の必要性が示唆された．板状結晶粒が確認されたFeCoMnNiTi系合金の圧縮試験においては，800℃においても600 MPa程度の高い降伏応力が得られた．また，解析の結果，板状結晶粒は底面4層周期積層からなるD024構造を有しており，LPSO相同様，底面すべりの活動によりキンク帯が形成したことが変形組織観察の結果明らかとなった．

在这项研究中，我们主要关注钛基共晶高熵合金，旨在控制层状结构的取向并诱导千层酥材料特有的扭结强化。今年共熔炼了FeCoCuNiTi、FeCoCrNiTi、FeCoMnNiTi系等18种合金，其中包括以往报道过的钛基共晶高熵合金（TiCoFeMnNi系、TiAlCrNbZr系、TiCoFeMnNi系）采用电弧熔化法，采用布里奇曼法通过单向凝固进一步定向合金的结构。在FeCoCrNiTi合金系中，确认了初生晶体之间层状结构的形成，并且确认了层状结构在电弧熔化期间的热流方向上取向。另一方面，在FeCoMnNiTi合金中，虽然没有观察到层状结构的形成，但确认了与Mg基LPSO相的结构极其相似的特征性板状晶粒的形成，其中扭结带形成。过去的事情得到了证实。此外，对室温至800℃制备的各种合金进行了压缩试验，研究了力学性能与显微组织之间的相关性。在FeCoCrNiTi合金的压缩试验中，我们能够实现超过2GPa的高强度，这是最初的研究目标。然而，断裂是从与层状结构共存的初生晶体开始发生的，这表明需要进一步的结构控制。在观察到板状晶粒的FeCoMnNiTi合金的压缩试验中，即使在800℃下也能获得约600MPa的高屈服应力。此外，分析表明板状晶粒的基面具有由四层周期性堆叠组成的D024结构，对变形结构的观察表明，与LPSO相类似，由于变形而形成了扭结区。到基础滑动活动。