Роль стехиометрического состава и внутренней структуры в формировании свойств и зарождении пластической деформации в высокоэнтропийных сплавах CoCrFeMnNi (итоговый, 2018)

Объект исследования - высокоэнтропийные сплавы CoCrFeMnNi. Цель исследования - выяснение влияния стехиометрического состава на физико-механические свойства и атомные механизмы структурных перестроек, определяющих поведение высокоэнтропийных сплавов CoCrFeMnNi при пластической деформации. Исследование проведено на основе методов молекулярной динамики и Монте-Карло с использованием многочастичных потенциалов межатомного взаимодействия. Результаты исследования показали, что отклонение от эквиатомного состава может существенно улучшить свойства изучаемой системы. Co оказывает положительное влияние на коэффициент диффузии, температуру плавления, упругие модули, предел упругости и энергию дефекта упаковки сплавов CoCrFeMnNi, Ni также улучшает эти свойства, Cr понижает энергию дефекта упаковки, а Fe и Mn негативно влияют на рассмотренные свойства. Зарождение пластичности в монокристаллах CoCrFeMnNi реализуется посредством образования дефектов упаковки вычитания. Структурный и механический отклик образцов существенно различается для разных составов сплава, типов нагружения и начальных дефектов структуры. Сегрегация химических элементов в области дефектов несущественно влияет на конечную дефектную структуру деформированного материала. Впервые вскрыты атомные механизмы формирования дефектов структуры при растяжении и сжатии образцов CoCrFeMnNi разного стехиометрического состава. Расширены представления о влиянии стехиометрического состава на характеристики сплавов CoCrFeMnNi неэквиатомного состава в широком интервале концентраций каждого элемента. Расчеты, проведенные в проекте, подтвердили предположения об образовании прослоек ГПУ фазы посредством последовательного скольжения дефектов упаковки вычитания в соседних плоскостях, что согласуется с результатами электронно-микроскопических исследований. Обнаружен новый механизм формирования двойников из полос с ГПУ структурой посредством последовательного скольжения ведомых частичных дислокаций в плоскостях {111}. Областью применения являются технологии, связанные с улучшением эксплуатационных и функциональных свойств конструкционных материалов.