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Fabrication and characterization of CrFeMoV based high entropy alloy with modified design by the addition of Mn and Al = Mn과 Al의 첨가에 의해 설계된 CrFeMoV 계 하이엔트로피 합금의 제조 및 특성연구
서명 / 저자 Fabrication and characterization of CrFeMoV based high entropy alloy with modified design by the addition of Mn and Al = Mn과 Al의 첨가에 의해 설계된 CrFeMoV 계 하이엔트로피 합금의 제조 및 특성연구 / Ahmad Raza.
저자명 Raza, Ahmad ; 라자 아마드
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2018].
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초록정보

High-entropy alloys (HEAs) are emerging materials where five or more elements usually contribute in equiatomic-ratio. These alloys have anticipated attraction from the researchers around the world due to their superior mechanical, oxidation, and corrosion behavior in comparison to conventional alloys. The designing of HEAs required special consideration as it would greatly influence the obtained feature of the alloys by the formation of the single-phase, or multiphase with intermetallic inclusions. After rigorous screening, a CrFeMoV based quaternary system has been designed and the effect of Mn and Al addition on the microstructure and mechanical behavior have been analyzed. The fabrication of both systems was conducted through powder metallurgy by employing high-energy ball milling followed by spark plasma sintering. The milling of CrFeMoVMnx based system was performed in the dry environment without using any PCA. However, due to the higher ductility of Al and the possibility of cold-welding, while milling, the AlxCrFeMoV based system was fabricated by using Methanol as process control agent. The optimized milling time for the Mn-based system was 6 hours and for Al-based was 7 hours. The comprehensive microstructural analysis of CrFeMoVMnx exhibited that the reduction of Mn decreased the formation of sigma phase (intermetallic), and the content of sigma varied directly with the concentration of Mn. The decrement of intermetallic phase in single-phase solid solution substantially influenced the mechanical features of the alloys. The systems with lower Mn-content showed improved ductility with a slight decrease in ductility. The Mn1 system showed the highest compressive yield strength of 3180MPa. On the other hand, the Al addition in CrFeMoV system influenced the characteristics by the formation of an additional solid solution phase. The contentof the secondary solid solution phase varied directly with the Al concentration. The appearance of Al significantly enhanced the compressive yield strength of the alloy; however, the effect on the ductility was not as detrimental as it was in case of Mn-containing systems. The Al0.6 and Al1 system showed highest specific yield strength of 490 MPa.cm3/g and 510 MPa.cm3/g as compared to any previously reported high entropy alloy. In addition, the strengthening mechanism in CrFeMoV alloy was assess by fabricating the alloy through arc melting and comparing it with powder metallurgy samples. Furthermore, the electrochemical behavior of AlxCrFeMoV system was also assessed in this thesis study. The corrosion behavior was analyzed in 3.5 wt.% NaCl solution by using a potentiodynamic test and electrochemical impedance spectroscopy. Due to high pitting resistant equivalent in the alloys, the alloys showed exceptionally good pitting resistant. The XPS depth profiling showed the formation of a double oxide layer, firstly contributed by all constituents, and secondary dominated by Cr based oxides.

고 엔트로피 합금 (HEA)은 5 개 이상의 원소가 대개 동종 비에 기여하는 신흥 재료입니다. 이 합금은 기존의 합금과 비교하여 우수한 기계적, 산화 및 부식 작용으로 인해 전 세계의 연구자들의 관심을 끌 것으로 예상됩니다. HEA의 설계는 단상의 형성 또는 금속 간 화합물을 포함하는 다상에 의해 합금의 수득 된 피쳐에 크게 영향을 미치기 때문에 특별한 고려가 필요했다. 엄격한 스크리닝 후에, CrFeMoV 기반의 4 차 시스템이 설계되었으며, 미세 구조 및 기계적 거동에 대한 Mn 및 Al 첨가 효과가 분석되었습니다. 두 시스템의 제작은 고 에너지 볼 밀링과 스파크 플라즈마 소결을 사용하여 분말 야금술을 통해 수행되었습니다. CrFeMoVMnx 기반 시스템의 밀링은 PCA를 사용하지 않고 건조한 환경에서 수행되었습니다. 그러나, AlxCrFeMoV 기반 시스템은 공정 제어 제로 Methanol을 사용하여 Al의 연성과 냉간 용접의 가능성으로 인해 밀링 과정에서 제조되었습니다. Mn 기반 시스템의 최적화 된 밀링 시간은 6 시간이었고 Al 기반의 밀링 시간은 7 시간이었다. CrFeMoVMnx의 포괄적 인 미세 구조 분석은 Mn의 감소가 시그마 상 (금속 간 화합물)의 형성을 감소시키고 시그마의 함량은 Mn의 농도에 따라 직접적으로 다양 함을 보여 주었다. 단상 고용체상의 금속 간상의 감소는 합금의 기계적 특성에 실질적으로 영향을 미쳤다. Mn 함량이 낮은 시스템은 연성이 약간 감소하면서 향상된 연성을 보였다. Mn1 시스템은 3180MPa의 가장 높은 압축 항복 강도를 보였다. 한편, CrFeMoV 시스템에서의 Al 첨가는 추가의 고용체 상 형성에 의한 특성에 영향을 미쳤다.2 차 고용상의 함량은 Al 농도에 따라 직접적으로 변화 하였다. Al의 외관은 합금의 압축 항복 강도를 현저하게 향상 시켰으며; 그러나 연성에 미치는 영향은 Mn- 함유 시스템의 경우처럼 해롭지 않았다. Al0.6 및 Al1 시스템은 이전에보고 된 높은 엔트로피 합금과 비교하여 490MPa.cm3 / g 및 510MPa.cm3 / g의 최고 항복 강도를 나타냈다. 또한, CrFeMoV 합금의 강화 메커니즘은 아크 용융을 통해 합금을 제조하고이를 분말 야금 샘플과 비교함으로써 평가되었다. 또한,이 논문 연구에서 AlxCrFeMoV 시스템의 전기 화학적 거동을 평가했다. Potentiodynamic 시험과 전기 화학적 임피던스 분광법을 사용하여 3.5 wt. % NaCl 용액에서 부식 거동을 분석했다. 합금에서 높은 내공 식성으로 인해, 합금은 우수한 내공 식성을 나타냈다. XPS 깊이 프로파일 링은 이중 산화물 층의 형성을 보여 주었고, 첫 번째로 모든 구성물에 의해 기여되었고, Cr 기반 산화물에 의해 지배되었다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MMS 18046
형태사항 vii, 74 : 삽도 ; 30 cm
언어 영어
일반주기 저자명의 한글표기 : 라자 아마드
지도교수의 영문표기 : Soon Hyung Hong
지도교수의 한글표기 : 홍순형
수록잡지명 : "Transition in microstructural and mechanical behavior by reduction of sigma-forming element content in a novel high entropy alloy". Materials and Design, 145, 13-19(2018)
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 신소재공학원,
서지주기 References : p. 64-71
주제 High entropy alloys
powder metallurgy
microstructure analysis
mechanical behavior
corrosion behavior
높은 엔트로피 합금
분말 야금
미세 구조 분석
기계적 거동
부식 거동
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