Разработка и исследование жаропрочных высокоэнтропийных сплавов с упорядоченной В2 структурой на основе системы Al-Nb-Ti-V-Zr

Тугоплавкие высокоэнтропийные сплавы (тугоплавкие ВЭСы), вследствие их высокой прочности при повышенных температурах, в последнее время является объектом особого интереса мирового материаловедческого сообщества, рассматривающего их в качестве перспективной замены существующих жаропрочных сплавов. При этом выдающиеся механические свойства многих тугоплавких ВЭСов часто связывают с формированием упорядоченной B2 фазы при легировании алюминием. Известно, что на механическое поведение простых В2 сплавов, например, NiAl и FeAl, оказывают значительное влияние химический состав, температура, микроструктура и скорость деформации. С ростом температуры может происходить смена действующих систем дислокационного скольжения, что является одной из причин положительной температурной зависимости прочности. В ряде В2 сплавов, в которых температура упорядочения лежит ниже температуры плавления, механическое поведение сложным образом зависит от степени порядка (количественного показателя, характеризующего заполненность узлов, образующих сверхструктурные подрешетки, атомами одного из двух компонентов) В2 фазы. Однако подобные исследования для композиционно-сложных В2 фаз на основе тугоплавких элементов отсутствуют. В свою очередь, постановка таких исследований, направленных на понимание различных аспектов поведения многокомпонентных интерметаллидов, которые могут служить основой или упрочнителем новых жаропрочных сплавов, является, несомненно, актуальным для развития материаловедения перспективных металлических материалов. Научная новизна данного проекта заключается в получении качественно нового фундаментального знания о широком спектре характеристик многокомпонетных В2 фаз на основе тугоплавких элементов различного состава, которое будет использовано для разработки новых жаропрочных ВЭСов с улучшенным комплексом механических свойств для потенциальных применений в аэрокосмической и энергетической отраслях в качестве деталей компрессора газотурбинных двигателей. В ходе выполнения проекта будут детально изучены механизмы деформации и упрочнения «модельного» сплава AlNbTiVZr0.25 (цифры указывают атомную долю компонента; если цифра не указана – атомная доля компонента равна 1) в различных температурно-скоростных условиях. Данный сплав, предложенный ранее заявителями проекта, обладает привлекательным комплексом свойств и практически однофазной В2 структурой, что делает его удобным материалом для проведения фундаментальных исследований и основой для последующей разработки новых однофазных В2 композиций с улучшенными характеристиками. Далее, посредством варьирования содержания алюминия в однофазных B2 сплавах системы Al-Nb-Ti-V-Zr, будет оценено влияние химического состава, “степени порядка” (качественного показателя, ввиду многокомпонентности В2 фазы) и параметров микроструктуры на механические свойства, механизмы деформации и упрочнения сплавов. Будет изучено влияние длительных высокотемпературных отжигов на структуру и механические свойства В2 сплавов системы Al-Nb-Ti-V-Zr разного состава. Будет определен сплав с относительно стабильными структурой и механическими свойствами. Для выбранного сплава будут оценены характеристики жаростойкости и жаропрочности, важные для эксплуатации в условиях повышенных температур и нагрузок.