Design and characterization of three light-weight multi-principal-element alloys potentially candidates as high-entropy alloys

Pablo Pérez; Gerardo Garces; Enrique Frutos Myro; Juan Manuel Antoranz Pérez; Sophia Alexandra Tsipas; Paloma Adeva

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Design and characterization of three light-weight multi-principal-element alloys potentially candidates as high-entropy alloys

Pérez, Pablo ^[1] ; Garcés, Gerardo ^[1] ; Frutos-Myro, Enrique ^[1] ; Antoranz, Juan M. ^[2] ; Tsipas, Sophia ^[3] ; Adeva, Paloma ^[1]
1. [1] Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas
  
  Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas
  
  Madrid, España
2. [2] Universidad Politécnica de Madrid
  
  Universidad Politécnica de Madrid
  
  Madrid, España
3. [3] Universidad Carlos III de Madrid
  
  Universidad Carlos III de Madrid
  
  Madrid, España
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Localización: Revista de metalurgia, ISSN 0034-8570, Vol. 55, Nº. 3, 2019, pág. 147
Idioma: inglés
Títulos paralelos:
- Diseño y caracterización de tres aleaciones multiprincipales ligeras potencialmente candidatas a aleaciones de alta entropía
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Resumen
- español
  En este trabajo se estudia la posibilidad de preparar aleaciones de alta entropía del sistema Al-Sc-Ti-V-Cr. Para ello se han seleccionado los elementos y la composición utilizando los criterios conocidos y disponibles en la literatura y se han preparado mediante fusión por arco tres aleaciones con contenidos que varían entre el 10 y 35 at.%. Las tres aleaciones tienen una microestructura dendrítica bifásica similar, siendo las dendritas una solución sólida bcc enriquecida en Ti, V o Cr. El escandio aparece únicamente en el espacio interdendrítico formando el intermetálico Al2Sc. La dureza de las dendritas crece con el contenido en Ti y se hace menor a medida que es mayor el contenido en Cr. Además, la tenacidad de las aleaciones depende de la dureza de las dendritas siendo ésta mayor cuanto más blandas son las dendritas. Los resultados obtenidos demuestran que ni los criterios empíricos utilizados ni los cálculos mediante THERMOCALC permiten predecir la formación de una única solución sólida ni la naturaleza de las fases observadas experimentalmente.
- English
  The feasibility of preparing high entropy alloys in the Al-Sc-Ti-V-Cr system has been evaluated taking into account the different criteria reported in the literature. Based on such criteria, three Al-Sc-Ti-V-Cr alloys were chosen with contents of each element varying from 10 to 35 at. %, and prepared by arc melting. All alloys exhibit a two-phase dendritic microstructure, with the major dendritic phase being a bcc solid solution enriched in Ti, V, or Cr. Scandium is strongly rejected from the dendrites towards the interdendritic regions to form Al2Sc in the three alloys. The bcc solid solution dendrites become harder with high Ti content and lower with high Cr content. The toughness of the alloys depends on the hardness of the dendrites, with alloys with harder dendrites becoming more brittle. The results indicate that neither empirical criteria used nor THERMOCALC calculus tool can predict properly the formation of a single solid solution nor the nature of the existing phases respectively.