Тихоокеанский государственный университет, кафедра «Литейное производство и технология металлов», Хабаровск, Россия:

К. В. Дорошенко, аспирант, эл. почта: rbhbkk1212@yandex.ru
Е. Д. Ким, старший преподаватель, эл. почта: jenya_1992g@mail.ru
Хосен Ри, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: opirus@bk.ru
Э. Х. Ри, заведующий кафедрой, профессор, докт. техн. наук, эл. почта: erikri999@mail.ru

С использованием методов оптической и электронной сканирующей микроскопии, микрорентгено-спектрального и рентгеноструктурного анализов изучены особенности образования структуры, ликвационных процессов в структурных составляющих и свойства (твердость HRA, микротвердость HV) высоколегированных алюминиевых сплавов системы Al – Ti – V – Ni. Установлены закономерности изменения структуры и характера распределения элементов в структур ных составляющих исследуемых сплавов (1–5) в зависимости от концентрации V и Ni. Идентифициро ваны структурные составляющие исследованных сплавов методом микрорентгеноспектрального анализа.

1. В исходном сплаве 1 системы Al – Ti – V (с содержанием, % (мас.): 24,6 V; 0 Ni) кристаллизуются алюминид ванадия Al3(V, Ti), имеющий компактную форму в виде зерен серого цвета, размер которых менее 25 мкм, и являющийся базовой фазой, а также легированный карбид ванадия с игольчатой формой (<25 мкм). В последнюю очередь кристаллизуется смесь из Al + Al₃Ti + Al₂₁V₂ черного оттенка.

2. В сплаве 2 системы Al – Ti – V – Ni (17 % (мас.) V, 7,2 % (мас.) Ni) кристаллизуется алюминид никеля Al₃Ni в виде мелкозернистых включений светлого оттенка на фоне алюмината ванадия Al₂(V, Ti), являющегося основной структурной составляющей в сплаве. Наряду с вышеуказанными фазами в сплаве формируется легированный карбид титана (Al, Ti, V)₃C, кристаллизующийся в виде компактных зерен серого цвета, в последнюю очередь кристаллизуется смесь фаз из Al + Al3Ni + Al₃Ti + Al₂₁V₂.

3. В сплавах 3–5 системы Al – Ti – V – Ni (0–10,7 % (мас.) V; 13,5–23,8 % (мас.) Ni) кристаллизуются следующие фазы: β'-фаза — твердый раствор Ni в алюминиде никеля AlNi, имеющий белый цвет и компактную форму в виде мелкозернистых включений на фоне алюминида никеля Al3Ni, являющегося базовой фазой; а также карбид титана Ti₂C — темно-серого цвета и компактной формы в виде зерен небольших размеров.
В сплавах 4–5 формируется новая фаза — комплексно легированный алюминий титана Al₃(Ti, V, Ni), кристаллы которого имеют темно-серый цвет и продолговатую форму. В последнюю очередь кристаллизуется смесь фаз из Al + Al₃Ni + Al₃Ti + Al₂₁V₂. Наличие основных структурных составляющих в исследованных сплавах подтверждено результатами рентгеноструктурного анализа, хотя стехиометрия идентифицированных фаз не совпадает с результатами микрорентгеноспектрального анализа.

Исследования проводили на оборудовании Центра прикладного материаловедения ФГБОУ ВО «ТОГУ» при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации в рамках государственного задания № FEME-2020-0010.

1. Miracle D. B., Senkov O. N. A critical review of high entropy alloys and related concepts. Acta Materialia. 2017. Vol. 122. pp. 448–511.
2. Senkov O. N., Miracle D. B., Chaput K. J. et al. Development and exploration of refractory high entropy alloys — a review. Journal of Materials Research. 2018. Vol. 33, No. 19. pp. 3092–3128.
3. Joseph C., Persson C., Colliander M. H. Influence of heat treatment on the microstructure and tensile properties of Ni-base superalloy Haynes 282. Materials Science and Engineering: A. 2017. Vol. 679. pp. 520–530.
4. Gostishchev V. V., Kim E. D., Ri E. H., Khimukhin S. N. Synthesis of Al – Ni – W alumomatrix composite alloy. Tsvetnye Metally. 2018. No. 7. pp. 62–67. DOI: 10.17580/tsm.2018.07.10
5. Suzuki A., Pollock T. M. High-temperature strength and deformation of γ/γ' two-phase Co – Al – W-base alloys. Acta Materialia. 2008. Vol. 56, No. 6. pp. 1288–1297.
6. Wu Z. et al. Microstructures and mechanical properties of a welded CoCrFeMnNi high-entropy alloy. Science and Technology of Welding and Joining. 2018. Vol. 23, No. 7. pp. 585–595.
7. Li P., Li Q. Q., Jin T. et al. Comparison of low-cycle fatigue behaviors between two nickel-based single-crystal superalloys. International Journal of Fatigue. 2014. Vol. 63. pp. 137–144.
8. Sun W., Wang J., Wang Fu et al. Studies on corrosion behavior of a singlecrystal superalloy and its sputtered nanocrystalline coatings with solid NaCl deposit in O₂ + 38 vol. % H₂O environment at 700 ^oC. Corrosion Science. 2019. Vol. 161. p. 108187.
9. Gostishchev V., Ri E., Ri H. et al. Synthesis of complex-alloyed nickel aluminides from oxide compounds by aluminothermic method. Metals. 2018. Vol. 8, No. 6. p. 439.

10. Yang L., Chen M., Wang J. et al. Oxidation of duplex coatings with different thickness ratio of the inner nanocrystalline layer to the outer NiCrAlY one. Corrosion Science. 2018. Vol. 143. pp. 136–147.
11. Zenk C. H., Neumeier S., Engl N. et al. Intermediate Co/Ni-base model superalloys — Thermophysical properties, creep and oxidation. Scripta Materialia. 2016. Vol. 112. pp. 83–86.
12. Senkov O. N., Wilks G. B., Miracle G. B. et al. Refractory high-entropy alloys. Intermetallics. 2010. Vol. 18, No. 9. pp. 1758–1765.
13. Senkov O. N., Wilks G. B., Skott J. M. et al. Mechanical properties of Nb25Mo25Ta25W25 and V20Nb20Mo20Ta20W20 refractory high entropy alloys. Intermetallics. 2011. Vol. 19, No. 5. pp. 698–706.
14. Senkov O. N., Senkova S. V., Woodward C. et al. Low-density, refractory multi-principal element alloys of the Cr – Nb – Ti – V – Zr system: Microstructure and phase analysis. Acta Materialia. 2013. Vol. 61, No. 5. pp. 1545–1557.
15. Senkov O. N., Senkova S., Miracle D. et al. Mechanical properties of lowdensity, refractory multi-principal element alloys of the Cr – Nb – Ti – V – Zr system. Materials Science and Engineering: A. 2013. No. 565. pp. 51–62.
16. Senkov O. N., Senkova S. V., Woodward C. Effect of aluminum on the microstructure and properties of two refractory high-entropy alloys. Acta Materialia. 2014. Vol. 68. pp. 214–228.
17. MacKay R. A., Gabb T. P., Smialek J. L. et al. A new approach of designing superalloys for low density. The Journal of The Minerals. 2010. Vol. 62, No. 1. pp. 48–54.
18. Xu X. D., Liu P., Guo S. et al. Nanoscale phase separation in a fcc-based CoCr-CuFeNiAl0.5 high-entropy alloy. Acta Materialia. 2015. Vol. 84. pp. 145–152.
19. Gostishchev V. V., Kim E. D., Ri E. et al. High-temperature synthesis of Al – Zr – W aluminum-matrix alloys. Inorganic Materials. 2019. Vol. 55, No. 1. pp. 32–36.
20. Murray J. L. Al – V (aluminum-vanadium). Bulletin of Alloy Phase Diagrams. 1989. Vol. 10, No. 4. pp. 351–357.
21. Raghavan V. Al – Ti (aluminum-titanium). Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2005. Vol. 26, No. 2. p. 171.
22. Ettmayer P., Kolaska H., Lengauer W. et al. Ti (C, N) cermets — metallurgy and properties. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 1995. Vol. 13, No. 6. pp. 343–351.