npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.1134/S2079562920010145npe-55Research ArticleПерспективные конструкционные материалыPromising Structural MaterialsИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО СПЛАВА AlCoCrFeNi МЕТОДОМ АТОМНО-ЗОНДОВОЙ ТОМОГРАФИИAtom Probe Tomography of High-Entropy Alloy AlCoCrFeNiРогожкинС. В.RogozhkinS. V.

ул. Б. Черемушкинская, 25, Москва, 117218

Каширское ш., 31, Москва, 115409

Moscow, 117218

Moscow, 115409 R

ШутовА. С.ShutovA. S.

ул. Б. Черемушкинская, 25, Москва, 117218

Moscow, 117218

nton.Shutov@itep.ruХомичА. А.KhomichA. A.

ул. Б. Черемушкинская, 25, Москва, 117218

Moscow, 117218

НикитинА. А.NikitinA. A.

ул. Б. Черемушкинская, 25, Москва, 117218

Каширское ш., 31, Москва, 115409

Moscow, 117218

Moscow, 115409 R

ЛукьянчукА. А.LukyanchukA. A.

ул. Б. Черемушкинская, 25, Москва, 117218

Moscow, 117218

РазницынО. А.RaznitsynO. A.

ул. Б. Черемушкинская, 25, Москва, 117218

Moscow, 117218

MeshiL.MeshiL.

P.O. Box 653, Beer-Sheva

P.O. Box 653, Beer-Sheva

Институт теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”; Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”РоссияAlikhanov Institute for Theoretical and Experimental Physics of National Research Centre “Kurchatov Institute”; National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian FederationИнститут теоретической и экспериментальной физики имени А.И. Алиханова Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”РоссияAlikhanov Institute for Theoretical and Experimental Physics of National Research Centre “Kurchatov Institute”Russian FederationDepartment of Materials Engineering, Ben Gurion University of the NegevИзраильDepartment of Materials Engineering, Ben Gurion University of the NegevIsrael202022042024113139151Copyright © Рогожкин С.В., Шутов А.С., Хомич А.А., Никитин А.А., Лукьянчук А.А., Разницын О.А., Meshi L., 20242024Рогожкин С.В., Шутов А.С., Хомич А.А., Никитин А.А., Лукьянчук А.А., Разницын О.А., Meshi L.Rogozhkin S.V., Shutov A.S., Khomich A.A., Nikitin A.A., Lukyanchuk A.A., Raznitsyn O.A., Meshi L.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/55

В работе представлены исследования высокоэнтропийного сплава AlCoCrFeNi методами атомнозондовой томографии. Обнаружены две фазы, одна из которых обогащена Fe и Cr, а другая Ni и Al. В силу сложной морфологии поверхности и пространственной конфигурации фаз их анализ проведен различными статистическими методами. Фаза Fe–Cr имеет сотовую структуру, содержащую частицы Co с характерным размером от 1 до 10 нм. Обогащение границ сот атомами Fe и Cr достигает 50 ат. %. В свою очередь фаза Al–Ni обогащена каждым из данных элементов до 30 ат. %. и содержит в себе наноразмерные выделения атомов Fe и Cr. Объемная плотность этих кластеров составляет 6⋅1017 см–3.

This paper represents results of study of the AlCoCrFeNi high-entropy alloy by means of atom probe tomography. Two phases were found, one of which is enriched in Fe and Cr, and the other in Ni and Al. Due to the complex surface morphology and spatial configuration of the phases, their analysis was carried out by various statistical methods. The Fe−Cr phase has a honeycomb structure that contains Co particles with a size from 1 to 10 nm. Enrichment of the cell boundaries with Fe and Cr atoms reaches 50 at. %. In turn, the Al–Ni phase is enriched with each of these elements up to 30 at. % and contains nanoscale precipitates of Fe and Cr atoms. The number density of these clusters is ~6 ⋅ 1017 cm–3.

атомно-зондовая томографияалгоритмы восстановления данныхвысокоэнтропийные сплавыatom probe tomographydata reconstruction algorithmhigh entropy alloysПредставленные в настоящей работе результаты выполнены при финансовой поддержке гранта РФФИ № 18-38-00859. Томографические атомно-зондовые исследования выполнены в Центре коллективного пользования КАМИКС (http://kamiks.itep.ru/) НИЦ “Курчатовский институт” – ИТЭФ.ReferencesYeh J.-W., Chen S.-K., Lin S.-J., Gan J.-Y., Chin T.-S., Shun T.-T., Tsau C.-H., Chang S.-Y. // Adv. Eng. Mater. 2004. V. 6. No. 5. P. 299–303.Yeh J.-W., Chen S.-K., Lin S.-J., Gan J.-Y., Chin T.-S., Shun T.-T., Tsau C.-H., Chang S.-Y. // Adv. Eng. Mater. 2004. V. 6. No. 5. P. 299–303.Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. // Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 375–377. P. 213–218.Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. // Mater. Sci. Eng. A. 2004. V. 375–377. P. 213–218.Yeh J.-W. // J. Miner. Met. Mater. Soc. 2015. V. 67. P. 2254–2261.Yeh J.-W. // J. Miner. Met. Mater. Soc. 2015. V. 67. P. 2254–2261.Tsai K.-Y., Tsai M.-H., Yeh J.-W. // Acta Mater. 2013. V. 61. P. 4887–4897.Tsai K.-Y., Tsai M.-H., Yeh J.-W. // Acta Mater. 2013. V. 61. P. 4887–4897.Egami T., Guo W., Rack P.D., Nagase T. // Metall. Mater. Trans. A. 2014. V. 45. P. 180–183.Egami T., Guo W., Rack P.D., Nagase T. // Metall. Mater. Trans. A. 2014. V. 45. P. 180–183.Zinkle S.J., Snead L.L. // Ann. Rev. Mater. Res. 2014. V. 44. P. 241–267.Zinkle S.J., Snead L.L. // Ann. Rev. Mater. Res. 2014. V. 44. P. 241–267.Salishchev G.A., Tikhonovsky M.A., Shaysultanov D.G., Stepanov N.D., Kuznetsov A.V., Kolodiy I.V., Tortika A.S., Senkov O.N. // J. Alloys Compd. 2014. V. 591. P. 11.Salishchev G.A., Tikhonovsky M.A., Shaysultanov D.G., Stepanov N.D., Kuznetsov A.V., Kolodiy I.V., Tortika A.S., Senkov O.N. // J. Alloys Compd. 2014. V. 591. P. 11.Gali A., George E.P. // Intermetallics. 2013. V. 39. P. 74.Gali A., George E.P. // Intermetallics. 2013. V. 39. P. 74.Kang M., Won J.W., Kwon J.B, Na Y.S. // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 707. P. 16.Kang M., Won J.W., Kwon J.B, Na Y.S. // Mater. Sci. Eng. A. 2017. V. 707. P. 16.Gludovatz B., Hohenwarter A., Catoor D., Chang E.H., George E.P., Ritchie R.O., // Science. 2014. V. 345. No. 6201. P. 1153.Gludovatz B., Hohenwarter A., Catoor D., Chang E.H., George E.P., Ritchie R.O., // Science. 2014. V. 345. No. 6201. P. 1153.Hemphill M.A., Yuan T., Wang G.Y., Yeh J.W., Tsai C.W., Chuang A., Liaw P.K. // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 5723–5734.Hemphill M.A., Yuan T., Wang G.Y., Yeh J.W., Tsai C.W., Chuang A., Liaw P.K. // Acta Mater. 2012. V. 60. P. 5723–5734.Chuang M.-H., Tsai M.H., Wang W.-R., Lin S.-J., Yeh J.-W. // Acta Mater. 2011. V. 59(16). P. 6308.Chuang M.-H., Tsai M.H., Wang W.-R., Lin S.-J., Yeh J.-W. // Acta Mater. 2011. V. 59(16). P. 6308.Tong C.J., Chen M.R., Chen S.K., Yeh J.W., Shun T.T., Lin S.J., Chang S.Y., // Metall. Mater. Trans. A. 2005. V. 36A. P. 1263–1271.Tong C.J., Chen M.R., Chen S.K., Yeh J.W., Shun T.T., Lin S.J., Chang S.Y., // Metall. Mater. Trans. A. 2005. V. 36A. P. 1263–1271.Yeh J.W., Chen Y.L., Lin S.J., Chen S.K. // High-Entropy Alloys—a New Era of Exploitation, in: Ramirez H.B., Cabanas-Moreno J.G., Calderon-Benavides H.A. , Ishizaki K., Salinas Rodriguez A. (Eds.), Advanced Structural Materials. 2007. V. III. P. 1–9.Yeh J.W., Chen Y.L., Lin S.J., Chen S.K. // High-Entropy Alloys—a New Era of Exploitation, in: Ramirez H.B., Cabanas-Moreno J.G., Calderon-Benavides H.A. , Ishizaki K., Salinas Rodriguez A. (Eds.), Advanced Structural Materials. 2007. V. III. P. 1–9.Singh S., Wanderka N., Murty B.S., Glatze U.l, Ban-hart J. // Intermetallics. 2011. V. 59. P. 182–190.Singh S., Wanderka N., Murty B.S., Glatze U.l, Ban-hart J. // Intermetallics. 2011. V. 59. P. 182–190.Lin C.M., Tsai H.L. // Intermetallics. 2011. V. 19. P. 288–294.Lin C.M., Tsai H.L. // Intermetallics. 2011. V. 19. P. 288–294.Shun T.T., Du Y.C. // J. Alloys Compd. 2009. V. 479. P. 157–160.Shun T.T., Du Y.C. // J. Alloys Compd. 2009. V. 479. P. 157–160.Wang Y.P., Li B.S., Ren M.X., Yang C., Fu H.Z. // Mater. Sci. Eng. A. 2008. V. 491. P. 154–158.Wang Y.P., Li B.S., Ren M.X., Yang C., Fu H.Z. // Mater. Sci. Eng. A. 2008. V. 491. P. 154–158.Shun T.T., Hung C.H., Lee C.F. // J. Alloys Compd. 2010. V. 495. P. 55–58.Shun T.T., Hung C.H., Lee C.F. // J. Alloys Compd. 2010. V. 495. P. 55–58.Linden Y., Pinkas M., Munitz A., Meshi L. // Scr. Mater. 2017. V. 139. P. 49–52.Linden Y., Pinkas M., Munitz A., Meshi L. // Scr. Mater. 2017. V. 139. P. 49–52.Rogozhkin S.V., Aleev A.A., Lukyanchuk A.A., Shutov A.S., Raznitsyn O.A., Kirillov S.E., // Instrum. Exp. Tech. 2017. V. 60. P. 428–433.Rogozhkin S.V., Aleev A.A., Lukyanchuk A.A., Shutov A.S., Raznitsyn O.A., Kirillov S.E., // Instrum. Exp. Tech. 2017. V. 60. P. 428–433.Алеев А.А., Рогожкин С.В., Лукьянчук А.А., Шутов А.С., Разницын О.А., Никитин А.А., Искандаров Н.А., Корчуганова О.А., Кириллов С.Е. Программный комплекс по восстановлению, обработке и анализу томографических атомно-зондовых данных “КВАНТМ-3D” V1.0.0. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018661876, рег. 20.09.2018Алеев А.А., Рогожкин С.В., Лукьянчук А.А., Шутов А.С., Разницын О.А., Никитин А.А., Искандаров Н.А., Корчуганова О.А., Кириллов С.Е. Программный комплекс по восстановлению, обработке и анализу томографических атомно-зондовых данных “КВАНТМ-3D” V1.0.0. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2018661876, рег. 20.09.2018Raznitsyn O.A., Lukyanchuk A.A., Shutov A.S., Rogozhkin S.V., Aleev A.A. // J. Anal. Chem. 2017. V. 72. No. 14. P. 1404–1410.Raznitsyn O.A., Lukyanchuk A.A., Shutov A.S., Rogozhkin S.V., Aleev A.A. // J. Anal. Chem. 2017. V. 72. No. 14. P. 1404–1410.Miller M.K. Atom Probe Tomography: Analysis at the Atomic Level. 2000. New York: Kluwer Academic.Miller M.K. Atom Probe Tomography: Analysis at the Atomic Level. 2000. New York: Kluwer Academic.Godfrey T.J., Hetherington M.G., Sassen J.M., Smith G.D.W. // J. de Physique. 1988. V. 49. No. C6. P. 421–426Godfrey T.J., Hetherington M.G., Sassen J.M., Smith G.D.W. // J. de Physique. 1988. V. 49. No. C6. P. 421–426Hyde J.M., Cerezo A., Williams T.J. // Ultramicroscopy. 2009. V. 109. P. 502–509.Hyde J.M., Cerezo A., Williams T.J. // Ultramicroscopy. 2009. V. 109. P. 502–509.Gault B., Moody M.P. // Atom Probe Microscopy. Springer Ser. Mater. Sci. 2012. No. 160. P. 240–242.Gault B., Moody M.P. // Atom Probe Microscopy. Springer Ser. Mater. Sci. 2012. No. 160. P. 240–242.Lorensen W.E., Cline H.E. // Comput. Graphics. 1987. V. 21. No. 4. P. 163–169.Lorensen W.E., Cline H.E. // Comput. Graphics. 1987. V. 21. No. 4. P. 163–169.Gault B., Moody M.P. // Atom Probe Microscopy. Springer Ser. Mater. Sci. 2012. V. 160. P. 233–235.Gault B., Moody M.P. // Atom Probe Microscopy. Springer Ser. Mater. Sci. 2012. V. 160. P. 233–235.Epanechnikov V.A. // Theory Prob. Appl. J. 1969. V. 14. No. 1. P. 153–158.Epanechnikov V.A. // Theory Prob. Appl. J. 1969. V. 14. No. 1. P. 153–158.Miller M.K., Kenik E.A. // Microsc. Microanal. 2004. V. 10. No. 3. P. 336–341.Miller M.K., Kenik E.A. // Microsc. Microanal. 2004. V. 10. No. 3. P. 336–341.Miller M.K., Hyde J.M., Hetherington M.G., Cerezo A., Smith G.D.W., Elliott C.M. // Acta Metall. Mater. 1995. V. 43. P. 3385–3401.Miller M.K., Hyde J.M., Hetherington M.G., Cerezo A., Smith G.D.W., Elliott C.M. // Acta Metall. Mater. 1995. V. 43. P. 3385–3401.Manzoni A., Daoud H., Völkl R., Glatzel U., Wanderka N. // Ultramicroscopy. 2013. V. 132. P. 212–215.Manzoni A., Daoud H., Völkl R., Glatzel U., Wanderka N. // Ultramicroscopy. 2013. V. 132. P. 212–215.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.