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Thermal stability and deformation mechanisms in Ni-Co-Fe-Cr-Al-Ti-Nb-type nanoparticle-strengthened high-entropy alloys

材料科学 高熵合金 层状结构 极限抗拉强度 热稳定性 晶界 微观结构 沉淀硬化 降水 复合材料 冶金 化学工程 物理 工程类 气象学
作者
Junhua Hou,Jianyang Zhang,J.X. Zhang,Junhua Luan,Y.X. Wang,Boxuan Cao,Yilu Zhao,Zengbao Jiao,Xingjun Liu,Wenwen Song,Peter K. Liaw,Tao Yang
出处
期刊:Journal of Materials Science & Technology [Elsevier]
卷期号:167: 171-183 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.jmst.2023.05.044
摘要

The precipitate morphologies, coarsening kinetics, elemental partitioning behaviors, grain structures, and tensile properties were explored in detail for L12-strengthened Ni39.9Co20Fe15Cr15Al6Ti4–xNbxB0.1 (x = 0 at.%, 2 at.%, and 4 at.%) high-entropy alloys (HEAs). By substituting Ti with Nb, the spheroidal-to-cuboidal precipitate morphological transition, increase in the coarsening kinetics, and phase decomposition upon aging at 800 °C occurred. The excessive addition of Nb brings about the grain boundary precipitation of an Nb-rich phase along with the phase decomposition from the L12 to lamellar-structured D019 phase upon the long-term aging duration. By partially substituting Ti with Nb, the chemically complex and thermally stable L12 phase with a composition of (Ni58.8Co9.8Fe2.7)(Al12.7Ti5.8Nb7.5Cr2.3) ensures the stable phase structure and clean grain boundaries, which guarantees the superb high-temperature mechanical properties (791 ± 7 MPa for yielding and 1013 ± 11 MPa for failure) at 700°C. Stacking faults (SFs) were observed to prevail during the plastic deformation, offering a high work-hardening capability at 700°C. An anomalous rise in the yield strength at 800 °C was found, which could be ascribed to the multi-layered super-partial dislocations with a cross-slip configuration within the L12 particles.
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