?
Effect of crack size and its position on cyclic deformation behavior of refractory highentropy alloy HfNbTiZr
С помощью комбинированного моделирования методами Монте-Карло (МК) и молекулярной динамики (МД) исследовано влияние положения и размера трещины на ближний порядок (SRO) и поведение при высокотемпературном циклическом деформировании тугоплавкого высокоэнтропийного сплава (RHEA) HfNbTiZr с использованием моделей бикристаллов. Установлено, что на процесс формирования ближнего порядка влияет не только размер трещины (а именно величина ее раскрытия), но и ее расположение. Впервые с помощью атомистического моделирования (МК/МД), позволившего получить установившуюся атомную структуру в ходе диффузионных процессов, было показано, что при релаксации материала трещины с малым раскрытием или малым радиусом кривизны вершины, расположенные на границе зерен (ГЗ) сплава HfNbTiZr, могут способствовать образованию стабильной гексагональной плотноупакованной (ГПУ) мартенситной фазы. Эта мартенситная фаза обогащена атомами Hf и Ti, что необходимо для выполнения условий равновесия по обе стороны от движущейся межфазной границы. Стабильная ГПУ-структура (отсутствующая при наличии более крупных трещин или трещин, расположенных внутри зерна) улучшает эксплуатационные характеристики материала при последующем высокотемпературном циклическом деформировании по типу I (отрыв) в направлении, перпендикулярном плоскости ГЗ. Моделирование показало, что образец со стабильной ГПУ-фазой на ГЗ выдерживал на 7 циклов больше до разрушения по сравнению с вариантом, в котором эта фаза отсутствовала. Повышенная стойкость к циклическому деформированию сплава с более мелкими трещинами (по сравнению с материалом, содержащим крупные трещины) обусловлена исчезновением исходных ГЗ в процессе роста стабильной мартенситной фазы от вершин трещин вдоль границ. В результате высокие локальные напряжения, возникающие на ГЗ, исчезают в вершине трещины, что предотвращает ее дальнейшее распространение. Полученные результаты дают новое представление о роли микроструктурных особенностей — в частности, о влиянии трещин и их распределения — на деформационное поведение тугоплавких высокоэнтропийных сплавов.