制造條件和Al添加量對钴基雙相高熵合金夾雜物特性的影響
前言：
高熵合金 (HEA) 可以定義為由五種或更多種元素以等摩爾比或接近等摩爾比組成。長期以來，材料領域的合金設計，其基本原則是在一次元素中加入相對少量的二次元素，以改善材料的性能。自 2004 年以來，這種基于将多種主要元素以相對高的濃度混合在一起的新方法引起了廣泛關注。
今天我就帶大家一起探讨制造條件和Al添加量對钴基雙相高熵合金夾雜物特性的影響。
一、不同合金中夾雜物的形貌和成分
由于極低的硫含量 (< 30 ppm)，在薄膜過濾器上偶爾會發現少量的 Mn(S,Se) 夾雜物，尺寸範圍很窄 (< 3 µ m)，并且它們呈球形和球狀分别進行 2D 和 3D 調查。結果發現，Mn-Cr-O 相是該合金中穩定的氧化物夾雜物。
此外，它們在橫截面上呈現多邊形形貌，在薄膜濾光片上可以清楚地看到它們真正的八面體形狀，這是尖晶石結構的典型形貌之一。除了單個 MnCr 2 O 4顆粒外，它們很容易團聚形成團簇，這在該合金中更常見，其中 Mn 和 Cr 均勻分布。
是以，當材料中不存在其他雜質時，MnCr 2 O 4尖晶石夾雜物是Co 47.5 Cr 30 Fe 7.5 Ni 7.5 Mn 7.5合金中存在的代表性氧化物，這與先前在CoCrFeNiMn合金中的結果非常吻合。值得注意的是，在MnCr 2 O 4夾雜物的表面幾乎沒有發現所有的Mn(S,Se)夾雜物。
換句話說，沒有複雜的 Mn(S,Se)-MnCr 2 O 4夾雜物，其中它們呈現為單個 Mn(S,Se) 和 MnCr 2 O 4夾雜物。
大多數 Mn(S,Se) 夾雜物在橫截面上呈由不連續部分組成的縱向鍊狀。然而，它們真正的樹枝狀或骨架形态可以通過 EE 方法清楚地看到，它們是由共晶反應形成的 (L 1 → Fe + MnS (s)) 在枝晶間。
除了大多數樹枝狀 Mn(S,Se) 包裹體外，還發現了少量球狀 Mn(S,Se) 包裹體，它們由單晶反應（L 1 → Fe + MnS (L 2 ))。
大多數 Al 2 O 3夾雜物在橫截面上呈球形，在薄膜濾光片上呈球形。此外，一些不規則的鋁還發現了2 O 3夾雜物，它們有聚集傾向。第三類夾雜物是Al 2 O 3夾雜物被樹枝狀Mn(S,Se)夾雜物包裹的混合夾雜物。
這些夾雜物隻能在橫截面上部分觀察到，并且在 EE 之後可以清楚地看到它們的真實形态。Al 2 O 3表面形成Mn(S,Se)夾雜物在凝固的後期階段。由于夾雜物團聚，觀察到它們的尺寸比其他類型的夾雜物大得多。
二、不同合金中夾雜物的尺寸分布和數量密度
通過EE方法分析了三種合金中夾雜物的數量和尺寸分布，這在測量夾雜物的精确尺寸方面顯示出很大的優勢，特别是對于簇。Mn(S,Se)夾雜物的尺寸範圍（小于3μm ）遠小于MnCr 2 O 4夾雜物（1～18μm ） ，其中MnCr 2 O 4夾雜物的粒徑大部分為Ar-HEA 中的尺寸範圍小于 6 µ m。
MnCr 2 O 4夾雜物的總數密度（Nv = 17,508 mm -3）也大于Mn（S，Se）夾雜物的總數密度（Nv = 9882 mm -3）。就 Cr-HEA而言，與其他類型的夾雜物相比，Mn(S,Se) 夾雜物的最大尺寸範圍可達 32 µm ，并且粒度分布的峰值約為4 微米。
在該合金中，大多數 Al 2 O 3夾雜物的尺寸範圍為 1 至 8 µm，但總數密度最大 ( Nv = 17,150 mm -3)。
此外，由 Al 2 O 3 + Mn(S,Se)組成的複雜夾雜物 具有更小的數密度 ( Nv = 2088 mm −3 ) 和更寬的尺寸範圍 (1 至 24 µ m)。對于 Al-HEA，Mn(S,Se) 夾雜物的尺寸範圍和形态與 Ar-HEA 中的相似，但它顯示出更大的數密度 ( Nv = 22,330 mm - 3 )。
是以，增加Al含量可以大大增加Al 2 O 3夾雜物的尺寸。應該注意的是，與其他類型的夾雜物相比，Mn–Cr–Al–O 夾雜物的最大尺寸範圍可達 32 µ m。考慮到合金品質，Al-HEA 中的大尺寸硬質 Al 2 O 3和 Mn–Cr–Al–O 夾雜物比較小尺寸的 Al 2 O 3更有害Cr-HEA 中的夾雜物，即使它們具有更大的數密度。
總結：
钴基雙相高熵合金中的夾雜物形貌和成分受到制造條件和Al添加量的影響。了解夾雜物的特性對于優化高熵合金的性能和制備過程具有重要意義。
