Ubah bentuk dinamik, kerosakan dan tingkah laku kegagalan siri HfZrTiTaAl aloi entropi tinggi-

Aug 08, 2025 Tinggalkan pesanan

WechatIMG13

Aloi-entropi tinggi ialah jenis bahan aloi baharu yang terdiri daripada empat atau lebih unsur utama dalam perkadaran ekuimolar atau hampir ekuimolar [1-2]. Oleh kerana strukturnya yang unik dan ciri-ciri entropi-yang tinggi, ia mempamerkan sifat mekanikal yang unggul berbanding dengan bahan aloi tradisional [3-7]. Konsep aloi entropi tinggi-tinggi mula dicadangkan oleh Profesor Jien-Wei Yeh dari Taiwan pada tahun 2004 [8]. Berdasarkan konsep reka bentuk aloi entropi tinggi-, Senkov et al. [9] menyediakan aloi entropi tinggi-refraktori dengan unsur logam refraktori sebagai komponen utama. Aloi ini kekal stabil pada suhu tinggi dan mempunyai kekuatan dan ketumpatan yang tinggi, menarik perhatian meluas [10-11]. Gong Lei et al. [12] mengkaji sifat mekanikal aloi entropi tinggi CrMoNbV kuaternari refraktori tinggi-dan mendapati bahawa kekuatan hasilnya dalam keadaan-statik kuasi ialah 1,410 MPa, dengan ubah bentuk plastik yang agak kecil dan morfologi patah belahan tipikal pada permukaan patah. Zhang et al. [13] menyiasat kesan kandungan Ti pada sifat mekanikal aloi entropi tinggi-CoCrMoNbTi. Antaranya, CoCrMoNbTi0.2 mempunyai prestasi komprehensif terbaik, dengan kekuatan mampatan dan regangan patah masing-masing 1,906 MPa dan 5.07%. Regenberg et al. [14] mengkaji aloi entropi tinggi-MoNbVWTi, yang mempunyai kekuatan hasil yang tinggi dalam keadaan kuasi-statik, dan kekuatan hasilnya dipengaruhi terutamanya oleh kandungan Mo dan Nb, tetapi ia mempunyai kemuluran yang lemah. Dapat dilihat bahawa walaupun aloi entropi tinggi{49}}refraktori yang disebutkan di atas mempunyai kekuatan yang tinggi, keplastikan dalam keadaan seakan-statik adalah lemah, yang mengehadkan julat penggunaannya. Dengan menambahkan unsur kumpulan IVB (Hf, Zr, Ti), ia dijangka meningkatkan keplastikan aloi-entropi tinggi. Contohnya, HfZrTiTa [15], HfNbTaTiZr [16], HfNbTiZr [17] dan HfNbTiVZr [18]. Aloi entropi tinggi-ini boleh digunakan dalam persekitaran pemuatan dinamik dan gelagat mekanikal dinamiknya telah menarik perhatian. Dirras et al. [19] mengkaji kelakuan mekanikal aloi entropi tinggi-equimolar TiHfZrTaNb di bawah kadar terikan yang berbeza. Kekuatan hasil pada kadar terikan pemuatan 3.4×103 s-1 adalah 40% lebih tinggi daripada keadaan pemuatan kuasi-statik. Selain itu, apabila kadar terikan meningkat, serakan jalur ricih adiabatik di dalam spesimen secara beransur-ansur berkurangan, iaitu, ketumpatan jalur ricih secara beransur-ansur berkurangan dan ketebalan secara beransur-ansur meningkat. Zhang et al. [20] mereka bentuk dan menyediakan aloi entropi tinggi-HfZrTiTa. Kekuatan hasil dan terikan patah bagi aloi entropi tinggi -tinggi HfZrTiTa0.5 di bawah keadaan pemuatan kuasi-statik ialah 774 MPa dan 13.5%, masing-masing. Kekuatan hasilnya menunjukkan kesan pengukuhan kadar terikan yang ketara. Pada masa yang sama, ketidakstabilan plastik terma dan sensitiviti ricih adiabatik aloi di bawah beban dinamik telah dibincangkan. Lagu et al. [21] mengukur kekuatan hasil aloi entropi-tinggi HfNbZrTi dalam keadaan kuasi-statik kepada 780 MPa. Apabila kadar terikan pemuatan ialah 3.0×103 s-1, kekuatan hasilnya meningkat kepada 1,380 MPa. Melalui gabungan eksperimen dan simulasi berangka, didapati pelembutan kerosakan merupakan faktor utama pembentukan jalur ricih adiabatik dalam aloi ini. Memandangkan Al mempunyai keplastikan yang baik dan disebabkan oleh kesan koktel di antara unsur-unsur dalam aloi entropi tinggi, penambahan Al dijangka akan meningkatkan lagi keupayaan ubah bentuk plastik bahan tersebut [22]. Dalam makalah ini, satu novel aloi entropi tinggi HfZrTiTaAl telah direka dan direka. Struktur mikro aloi dicirikan oleh pembelauan sinar-X (XRD), mikroskopi elektron pengimbasan (SEM), pembelauan serakan belakang elektron (EBSD), dan mikroskop elektron penghantaran (TEM). Sifat mekanikal dinamik aloi entropi tinggi HfZrTiTaAl telah dianalisis secara sistematik menggunakan peranti bar tekanan Hopkinson split (SHPB). Selain itu, parameter model konstitutif Johnson-Cook (JC) dan parameter model kerosakan bahan diperoleh melalui simulasi berangka, dan tingkah laku ubah bentuk, kerosakan dan kegagalan bahan di bawah keadaan pemuatan dinamik dianalisis.