使用单一可配置目标结构,合成具有量身定制的成分和相位结构的高合金

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 金工业是金工业的一个方面.
• 固态化学 固态化学

背景情况:

• 之前的研究重点是耐火高合金 (HEAs),具有高晶度,在不经热处理的情况下合成.
• 这项研究研究了非耐火元素HEAs,旨在使用一种新的目标系统实现低晶度.

研究的目的:

• 开发具有可调节的低晶度的非耐火元素高合金 (HEAs).
• 探索元素组成和原子大小差异对相位结构和结晶性的影响.
• 通过热处理和对原子大小差异 (δ) 的操纵来控制结晶度.

主要方法:

• 设计具有不同元素组合的新型目标 (Co$_{20}$Cr$_{20}$Ni$_{20}$Mn$_{20}$Mo$_{20}$,Co$_{30}$Cr$_{15}$Ni$_{25}$Mn$_{15}$Mo$_{15}$,Co$_{15}$Cr$_{25}$Cu$_{20}$Mn$_{20}$Ni$_{20}$).这些新型目标的设计方法是:
• 使用X射线衍射 (XRD),传输电子显微镜 (TEM) 和选择区域电子衍射 (SAED) 进行薄膜的表征.
• 使用X射线光电子谱学 (XPS) 分析原子大小差异 (δ) 和价值电子度 (VEC).

主要成果:

• 目标1 (CoCrMoMnNi) 显示FCC和BCC相同时存在,而目标2 (CoCrNiMnMo) 和3 (CoCrCuMnNi) 显示单个FCC相.
• 来自目标1和2的薄膜需要对晶相进行化,而目标3则在没有热处理的情况下产生晶膜.
• 原子大小差异 (δ) 与相结构相关:无形/多组分相的 δ ≥6.6,固溶液相的 δ ≤6.6.

结论:

• 不耐火的高电极的结晶度可以通过操纵元素组成和原子大小差异 (δ) 来有效控制.
• 热处理在相位演变中起作用,但有针对性的元素替代 (例如,Cu替换Mo) 可以在没有热处理的情况下实现所需的固溶液相位.
• 这项研究为设计 HEA 提供了一条途径,为各种应用提供了量身定制的微观结构和特性.