An assessment of the high-entropy alloy system VCrMnFeAlx
An assessment of the high-entropy alloy system VCrMnFeAlx
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高熵合金体系 VCrMnFeAlx 的评估
DOI：
10.1016/j.jallcom.2021.161525
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发表时间：
2021
影响因子：
6.2
通讯作者：
Carruthers A
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Carruthers A
选择核反应堆材料时的一个主要考虑因素是其组成部分辐照产生的未来放射性废物。只有少数结构金属在聚变环境中被认为是“低活化”的。在最近的工作中，我们发现低活化多组分等原子合金VCrMnFe在1200°C下包含单一的BCC（A2）相。在这里，我们研究其在较低温度下老化的稳定性，以及Al添加剂（以创建VCrMnFeAlx合金）使σ相不稳定并形成强化超晶格结构的效果。结果表明，VrCrMnFe合金在600°C和800°C时效1000 h后，形成了大量的σ相。发现Al的添加使σ相不稳定，如使用热力学模型预测的，其中在所有温度下添加6.6at%Al时σ相被消除。增加Al添加也导致超晶格结构的形成：B2和L21（Heusler）。较高的Al含量对合金的硬度有轻微的增加作用，但也使合金变脆（在室温下）。Al x = 0.25、0.5和1.0的合金在600 °C时效后，由于纳米偏析而产生显著的硬化。这种合金系统提供了一个有吸引力的机会，微调组成，以获得延展性和高温强度和稳定性的平衡。特别令人感兴趣的是，在800 °C下时效后，VCrMnFeAl 1.0中形成了两相篮状组织立方对立方取向的共格显微组织。
A major consideration when choosing materials for nuclear reactors is the future radioactive waste produced by the irradiation of their component parts. Only a handful of structural metals can be considered ‘low activation’ in a fusion environment. In recent work, we showed that the low-activation multicomponent equiatomic alloy VCrMnFe comprises a single BCC (A2) phase at 1200°C. Here, we examine its stability on ageing at lower temperatures, and the effect of Al additions (to create VCrMnFeAlxalloys) to destabilise the sigma phase and form strengthening superlattice structures. It is found that substantial volume fractions of sigma phase form after ageing VrCrMnFe at 600°C and 800°C for 1000 h. The addition of Al was found to destabilise the sigma phase, as predicted using thermodynamic modelling, with it being eliminated at all temperatures with additions of 6.6 at% Al. Increasing Al additions also led to the formation of superlattice structures: B2 and L21(Heusler). Higher Al content had a slight increasing effect on the alloys’ hardness, but also embrittled the alloys (at room temperature). Significant hardening was produced by nano-segregation induced in the higher Al x = 0.25, 0.5 and 1.0 alloys after aging at 600 °C. This alloy system presents an attractive opportunity to fine-tune the composition to obtain a balance of ductility and high-temperature strength and stability. Of particular interest was the formation a two-phase basket weave cube-on-cube orientated, coherent, microstructure in VCrMnFeAl1.0after aging at 800 °C.
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