Projektowanie stopów o wysokiej entropii

• Autorzy: Lachowska M. , Gradoń P. , Piątkowski J.

Identyfikatory

DOI

10.15199/67.2018.10.1

Warianty tytułu

EN

Design of high entropy alloys

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł przedstawia przegląd rozwoju strategii i metod używanych w badaniach na temat stopów o wysokiej entropii. Jest to nowa grupa materiałów, która może być scharakteryzowana poprzez nowoczesne podejście do kompozycji stopowych. Podczas, gdy w tradycyjnych stopach można wyróżnić jeden lub dwa podstawowe elementy, których stężenie jest bardzo wysokie w stosunku do innych pierwiastków stopowych, w stopach o wysokiej entropii pięć lub więcej pierwiastków stopowych dodaje się w równych lub prawie równych proporcjach. Od dawna uważano, że ten rodzaj kompozycji doprowadzi do kruchej konglomeracji związków międzymetalicznych, ale stwierdzono, że wysoka entropia losowych stałych roztworów może je uprzywilejowywać względem innych uporządkowanych, fazowych lub międzymetalicznych związków, prowadząc do prostej jednofazowej struktury. To odkrycie stworzyło nowe, ogromne możliwości projektowania nowych materiałów, ale także konieczność przyjrzenia się istniejącym metodologiom rozwoju stopów.

EN

Paper presents a review of development strategies and methods used in research on high entropy alloys. This is a new group of materials which can be characterised by novel approach to alloy composition. Whereas in traditional alloys we can distinguish one or two base elements whose concentration is very high in relation to other alloying elements, in high entropy alloys five or more alloying elements are added in equal or near equal proportions. It has been long thought that this type of composition will lead to brittle conglomeration of intermetallics, but it was found that high entropy of random solid solutions can preferentiate them over other, ordered, phases or intermetallic compounds leading to simple single phase structure. This discovery created new and vast possibilities for designing new materials, but also necessitated revision of existing methodologies for alloy development.

Słowa kluczowe

PL

stop o wysokiej entropii; projektowanie stopów; CALPHAD; DFT

EN

high entropy alloy; alloy design; CALPHAD; DFT

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Rudy i Metale Nieżelazne Recykling
• Rocznik: 2018
• Tom: R. 63, nr 10
• Strony: 3--7
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys.

Twórcy

autor

Lachowska M.

• Politechnika ŚŁąska, Wydział Inzynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

autor

Gradoń P.

• Politechnika ŚŁąska, Wydział Inzynierii Materiałowej i Metalurgii, ul. Krasińskiego 8, 40-019 Katowice

autor

Piątkowski J.

Bibliografia

• [1] Cahn Robert W., Haasen Peter. 1996. Physical Metallurgy. Amsterdam: North-Holland.
• [2] Calvo-Dahlborg Monique, Stephen G. R. Brown. 2017. "Hume-Rothery for HEA classification and self-organizing map for phases and properties prediction". Journal of Alloys and Compound 353.
• [3] Chuan Zhang, Zhang Fan Zhang, Chen Shuanglin Chen, Cao Weisheng. "Computational Thermodynamics Aided High-Entropy Alloy Design". Journal of Materials 64.
• [4] Feng Rui, Michael C. Gao, Chuan Zhang, Wei Guo, Jonathan D. Poplawsky, Fan Zhang, Jeffrey A. Hawk, Joerg C. Neuefeind, Ren Yang, Peter K. Liaw.2018. "Phase stability and transformation in a light-weight high-entropy alloy". ActaMaterialia 146: 280.
• [5] Gao Michael C., D. E. Alman. 2013. "Searching for Next Single- Phase High-Entropy". Alloy Compositions, Entropy 15: 4504.
• [6] Gao Michael C., Yeh Jien-Wei, Peter K. Liaw, Zhang Yong. 2016. "High-Entropy Alloys - Fundamentals and Applications". Szwajcaria: Springer International Publishing.
• [7] Hai-Lin Chen, Mao Huahai, Chen Qing. 2018. "Database development and Calphad calculations for high entropy alloys :Challenges, strategies, and tips". Materials Chemistry and Physic 2018: 279.
• [8] Hohenberg Pierre, Walter Kohn. 1964. "Inhomogeneous Electron Gas". Physics Review 136 (3B): B864.
• [9] Koch Wolfram, Max C. Holthausen. 2001. A Chemist’s Guide to Density Functional Theory - Second Edition. Weinheim: Wiley-VCH.
• [10] Kohn Walter, Lu J.Sham. 1965. "Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects". Physical Review 140 (4A): A1133.
• [11] Kühne Thomas D. 2014. "Second generation Car-Parrinello molecular dynamics". WIREs Computational Molecular Science. 4: 391
• [12] Lalena John N., David A. Cleary. 2010. "Principles of Inorganic Materials Design, 2nd Edition". New Jersey Wiley.
• [13] Otto Friderik, Yang Ying, Bei H., George Easo P. 2013. Relative effects of enthalpy and entropy on the phase stabilityof equiatomic high-entropy alloys "ActaMaterialia". 61 : 2628.
• [14] Raghavan Ranganathan, K.C. Hari Kumar, B. S. Murty. 2012. "Analysis of phase formation in multi-component alloys". Journal of Alloys and Compounds 152.
• [15] Ramachandran K. I., Gopakumar Deepa, Krishnan Namboori. 2008. Computational Chemistry and Molecular Modeling - Principles and Applications. Berlin: Springer-Verlag.
• [16] Saal James S., Ida S. Berglund, Jason T.Sebastian, Peter K. Liaw, Gregory B. Olson. 2018. "Equilibrium high entropy alloy phase stability from experiments and thermodynamic modeling". Scripta Materialia 146: 5.
• [17] Tian Fuyang. 2017. "A Review of Solid-Solution Models of High- Entropy Alloys Based on Ab Initio Calculations". Frontiers in Materials 4: 1.
• [18] Tripathy Snehashish, Gaurav Gupta, Sandip G. Chowdhury. 2018. "High Entropy Alloys: Criteria For Stable Structure". Metallurgical And Materials Transactions A 49A: 7.
• [19] Ye Y.F, Q. Wang, J. Lu, C. T. Liu, Yon Yang. 2016. "High-entropy alloy: challenges and Prospects". Materials Today 19 (6): 349.
• [20] Yeh Jien-Wei. 2006. "Recent progress in high-entropy alloys". Annales De Chimie - SciencedesMateriaux 31: 633.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).