Friction Stir Welding/Processing of High Entropy Alloys (HEAs)

• Autorzy: Mishra Akshansh

Identyfikatory

DOI

10.26628/wtr.v93i1.1122

Warianty tytułu

PL

Zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem stopów o wysokiej entropii

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The composition of High Entropy Alloys is quite different from the existing classical engineering alloys because in near equiatomic ratios they contain multiple principal alloying elements. Design and development of high entropy alloys is very important to overcome the shortcomings of conventionally used alloys in applications where operating conditions of temperature and loading are extreme. High entropy alloys generally find applications in compressor blades of an aerospace engine, energy, and transportation industries due to its low density and high strength. In order to enhance the application of high entropy alloys, the proper selection of a feasible welding process is very important. It has been observed that when high entropy alloys are subjected to the welding process other than the Friction Stir Welding process then it will result in reduced overall strength and lower hardness in the fusion zone and heat-affected zone. In this recent paper, the application of Friction Stir Welding for joining the high entropy alloys and also using Friction Stir Processing for improving the mechanical and microstructure properties of high entropy alloys are discussed.

PL

Projektowanie i opracowywanie stopów o wysokiej entropii jest bardzo ważne, aby przezwyciężyć niedociągnięcia konwencjonalnie stosowanych stopów w zastosowaniach, w których warunki pracy, takie jak temperatura i obciążenie, są ekstremalne. Stopy o wysokiej entropii zwykle znajdują zastosowanie w łopatkach sprężarek silników lotniczych, energetyce i transporcie ze względu na ich niską gęstość i wysoką wytrzymałość. Aby usprawnić stosowanie stopów o wysokiej entropii, bardzo ważny jest właściwy dobór możliwego do wykonania procesu spawania. Zaobserwowano, że gdy stopy o wysokiej entropii zostaną poddane procesowi spawania innemu niż proces zgrzewania tarciowego z mieszaniem, to spowoduje to zmniejszoną ogólną wytrzymałość i niższą twardość w strefie topienia i strefie wpływu ciepła. W artykule omówiono zastosowanie zgrzewania tarciowego z przemieszaniem do łączenia stopów o wysokiej entropii, a także zastosowanie tarciowej modyfikacji z przemieszaniem do poprawy właściwości mechanicznych i mikrostrukturalnych tych stopów.

Słowa kluczowe

EN

high entropy alloy; HEA; friction stir welding; friction stir processing

PL

stop o wysokiej entropii; zgrzewanie tarciowe z przemieszaniem

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Welding Technology Review
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 93, nr 1
• Strony: 27--33
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., il.

Twórcy

autor

Mishra Akshansh

• Department of Mechanical Engineering, Politecnico Di Milano, Italy

• https://orcid.org/0000-0003-4939-359X

Bibliografia

• [1] Zhang, Yong. (2019). History of High-Entropy Materials. 10.1007/978-981-13-8526-1_1.
• [2] Yeh J.W., et al. Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: novel alloy design concepts and outcomes. Adv. Eng. Mat. 2004; 6:299-303. doi: 10.1002/adem.200300567.
• [3] Miracle D. B. (2019). High entropy alloys as a bold step forward in alloy development. Nature communications,10(1),1805. https://doi.org/10.1038/s41467-019-09700-1
• [4] Ye, Y.F., Wang, Q., Lu, J., Liu, C.T. and Yang, Y., 2016. High-entropy alloy: challenges and prospects. Materials Today, 19(6), pp.349-362.
• [5] Modupeola Dada, Patricia Popoola, Samson Adeosun and Ntombi Mathe (September 27th 2019). High Entropy Alloys for Aerospace Applications [Online First], IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.84982. Available from: https://www.intechopen.com/online-first/high-entropy-alloys-for-aerospace-applications
• [6] Cui, L.; Ma, B.; Feng, S.Q.; Wang, X.L. Microstructure and Mechanical Properties of High-Entropy Alloys CoCrFeNiAl by Welding. Adv. Mater. Res. 2014, 936, 1635-1640.
• [7] Lippold, J.; Kiser, S.; DuPont, J. Welding Metallurgy and Weldability of Nickel-Base Alloys; Wiley: Hoboken, NJ, USA, 2013.
• [8] Vendan, S.; Gao, L.; Garg, A.; Kavitha, P.; Dhivyasri, G.; SG, R. Interdisciplinary Treatment to ARC Welding Power Sources; Springer: Singapore, 2018.
• [9] Kong, X.; Yang, Q.; Li, B.; Rothwell, G.; English, R.; Ren, X. Numerical study of strengths of spot-welded joints of steel. Mater. Des. 2008, 29, 1554-1561.
• [10] Chen, S.; Tong, Y.; Liaw, P. Additive Manufacturing of High-Entropy Alloys: A Review. Entropy 2018, 20, 937.
• [11] Baisukhan, A.; Nakkiew, W. Sequential Effects of Deep Rolling and Post-Weld Heat Treatment on Surface Integrity of AA7075-T651 Aluminum Alloy Friction Stir Welding. Materials 2019, 12, 3510.
• [12] Park, S., Nam, H., Na, Y. et al. Effect of Initial Grain Size on Friction Stir Weldability for Rolled and Cast CoCrFeMnNi High-Entropy Alloys. Met. Mater. Int. (2019). https://doi.org/10.1007/s12540-019-00466-1
• [13] Jo, M., Kim, H., Kang, M. et al. Microstructure and mechanical properties of friction stir welded and laser welded high entropy alloy CrMnFeCoNi. Met. Mater. Int. 24, 73-83 (2018). https://doi.org/10.1007/s12540-017-7248-x
• [14] Nene, S.S., Liu, K., Frank, M. et al. Enhanced strength and ductility in a friction stir processing engineered dual phase high entropy alloy. Sci Rep 7, 16167 (2017). https://doi.org/10.1038/s41598-017-16509-9
• [15] Komarasamy, M., Kumar, N., Tang, Z., Mishra, R.S. and Liaw, P.K., 2015. Effect of microstructure on the deformation mechanism of friction stir-processed A10. 1CoCrFeNi high entropy alloy. Materials Research Letters, 3(1), pp.30-34.
• [16] Zhu, Z.G., Sun, Y.F., Goh, M.H., Ng, F.L., Nguyen, Q.B., Fujii, H., Nai, S.M.L., Wei, J. and Shek, C.H., 2017. Friction stir welding of a CoCrFeNiA10. 3 high entropy alloy. Materials Letters, 205, pp.142-144.
• [17] Shaysultanov, D., Stepanov, N., Malopheyev, S., Vysotskiy, I., Sanin, V., Mironov, S., Kaibyshev, R., Salishchev, G. and Zherebtsov, S., 2018. Friction stir welding of a сarbon-doped CoCrFeNiMn high-entropy alloy. Materials Characterization, 145, pp.353-361.
• [18] Rui Xuan Li and Yong Zhang (December 3rd 2018). Entropic Alloys for Cryogenic Applications, Stainless Steels and Alloys, Zoia Duriagina, IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.82351. Available from: https://www.intechopen.com/books/stainless-steels-and-alloys/entropic-alloys-for-cryogenic-applications
• [19] Victor Geanta and Ionelia Voiculescu (October 23rd 2019). Characterization and Testing of High-Entropy Alloys from AlCrFeCoNi System for Military Applications [Online First], IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.88622. Available from: https://www.intechopen.com/online-first/characterization-and-testing-of-high-entropy-alloys-from-alcrfeconi-system-for-military-applications
• [20] Ashutosh Sharma (April 6th 2020). High-Entropy Alloys for Micro- and Nanojoining Applications [Online First], IntechOpen, DOI: 10.5772/intechopen.91166. Available from: https://www.intechopen.com/online-first/high-entropy-alloys-for-micro-and-nanojoining-applications

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).