Випуски $\rightarrow$ Том 27, випуск 4 (2026)

Високоентропійні стопи, виготовлені механічним леґуванням й іскровим плазмовим спіканням: мікроструктура та механічні властивості

МОРДЮК Б.М.$^{1}$, ВАСИЛЬЄВ М.О.$^{1}$, ВОЛОШКО С.М.$^{2}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г.В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського», Берестейський проспект, 37, 03056 Київ, Україна

Отримано / остаточна версія: 07.08.2026 / 13.10.2026 Завантажити PDF logo PDF

Анотація
Робота стосується особливого класу функціональних матеріялів, а саме, високоентропійних стопів. Високоентропійні стопи (ВЕС) привернули значну увагу завдяки унікальному поєднанню структурної стабільности та високих механічних властивостей, що зумовлено їхнім багатокомпонентним складом і високою конфіґураційною ентропією. В огляді розглядаються структура та властивості еквіатомних і нееквіатомних ВЕС, синтезованих методом механічного леґування (MЛ) з подальшим іскровим плазмовим спіканням (ІПС), з акцентом на взаємозв’язок між умовами оброблення, формуванням фаз і механічними характеристиками. Розглядаються два типи ВЕС: еквіатомні (CoCrFeNiTi, TiZrNbMoTa, CoCrFeNiMnA, AlCoCrFeNi, CoCrFeMnNi, AlCuCrFeMnW, AlCoCuNiZn, AlCoCrFeNi) та нееквіатомні (CoCrFeNiTix, CoCrFeNiMnx, CoCrCuFeNiMox, Co25Ni25Fe25Al7,5Cu17,5, CoFeNiAl0,5Ti0,5, AlCoCrFeNi2,1, Al0,3CoCrFeMnNi, AlFeCuCrMgx, Al0,5CrFeNiCo0,3C0,2, Al0,75FeNiCrCoTi0,25, Ni1,5Co1,5CrFeTi0,5, Al30Ti35Mg5V10Fe8Cr12, CuxZnyTi20Fe20Cr20, Nb25Mo25Ta25W25, (CuCrFeTiZn)100−xPbx, Al35Cr14Mg6Ti35V10, Al0,1CrNbVMo, AlCoCrFeMnSix, Al0,1CoCrFeNi). Досліджено вплив таких додаткових елементів на структуру та механічні властивості: Ti, Mn, Mo, Al, Cu, Ni, Mg, Co, Cr, W, Pb, V і Si. Виявлено вплив швидкости кульового розмелювання та співвідношення мас куль і порошку на процес леґування. Характеристики MЛ та ІПС визначалися за допомогою методів Рентґенової дифракції, растрової та трансмісійної електронних мікроскопій. Як механічну характеристику досліджено вплив комбінованої дії MЛ та ІПС на мікротвердість; представлено механізми зміцнення.

Ключові слова: високоентропійні стопи, механічне леґування, іскрове плазмове спікання, механічні характеристики, мікротвердість.

DOI: https://doi.org/10.15407/ufm.27.04.***

Citation: B.M. Mordyuk, M.O. Vasylyev, and S.M. Voloshko, High-Entropy Alloys Fabricated by Mechanical Alloying and Spark Plasma Sintering: Microstructure and Mechanical Properties, Progress in Physics of Metals, 27, No. 4: ***–*** (2026)

Цитована література   
  1. J.-W. Yeh, S.-K. Chen, S.-J. Lin, J.-Y. Gan, T.-S. Chin, T.-T. Shun, C.-H. Tsau, and S.-Y. Chang, Adv. Eng. Mater., 6: 299 (2004); https://doi.org/10.1002/adem.200300567
  2. B.S. Murty, J.W. Yeh, S. Ranganathan, and P.P. Bhattacharjee, High-Entropy Alloys (Amsterdam–Oxford–Cambridge: Elsevier: 2019); https://doi.org/10.1016/B978-0-8155-1462-6.50012-3
  3. G. Yasin, M.А. Khan, M.A. Afifi, T.A. Nguyen, and Y. Zhang, High-Entropy Alloys: Design, Manufacturing, and Emerging Applications (Amsterdam–London–Cambridge: Elsevier: 2024); https://doi.org/10.1016/C2023-0-00513-1
  4. L. Lü and M.O. Lai, Mechanical Alloying (New York: Springer: 2013); https://doi.org/10.1007/978-1-4615-5509-4
  5. M. Sherif El-Eskandarany, Mechanical Alloying for Fabrication of Advanced Engineering Materials (Norwich–New York: William Andrey Publ.: 2001).
  6. C. Suryanarayana, Prog. Mater. Sci., 46: 1–184 (2001); https://doi.org/10.1016/S0079-6425(99)00010-9
  7. H.R. Ammar, S. Sivasankaran, and A.S. Alaboodi, Materials, 14: 3088 (2021); https://doi.org/10.3390/ma14113088
  8. S. Varalakshmi, M. Kamaraj, and B.S. Murty, J. Alloys Compd., 460: 253 (2008); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2007.05.104
  9. O.I. Yurkova, V.V. Cherniavsky, and O.I. Kravchenko, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 36, No. 4: 477–490 (2014); https://doi.org/10.15407/mfint.36.04.0477
  10. A.O. Perekos, B.N. Mordyuk, V.Z. Voynash, V.V. Bondar, Ye.O. Svystunov, D.L. Vashchuk, S.Yu. Makarenko, and T.G. Kabantsev, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 3: 311–326 (2022); https://doi.org/10.15407/mfint.44.03.0311
  11. A.O. Perekos, B.M. Morduk, V.Z. Voynash, N.V. Danko, and T.G. Kabantsev, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 44, No. 9: 1213–1227 (2022); https://doi.org/10.15407/mfint.44.09.1213
  12. A. Kumar, A. Singh, and A. Suhane, J. Mater. Res. Technol., 17: 2431 (2022); https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.01.141
  13. J.S. Blázquez, A.F. Manchón-Gordón, A. Vidal-Crespo, R. Caballero-Flores, J.J. Ipus, and C.F. Conde, Adv. Eng. Mater., 27: 2401148 (2025); https://doi.org/10.1002/adem.202401148
  14. Y.K. Yadav, M.A. Shaz, N.K. Mukhopadhyay, and T.P. Yadav, J. Alloys Metal. Sys., 9: 100170 (2025); https://doi.org/10.1016/j.jalmes.2025.100170
  15. M. Vaidya, G.M. Muralikrishna, and B.S. Murty, J. Mater. Res., 34: 664 (2019); https://doi.org/10.1557/jmr.2019.37
  16. Y. Sakka and S. Grasso, Mater. Today Proc., 16: 14 (2019); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.05.288
  17. S.S. Mishra, S. Mukhopadhyay, T.P. Yadav, N.K. Mukhopadhyay, and O.N. Srivastav, J. Mater. Res., 34: 807 (2019); https://doi.org/10.1557/jmr.2018.502
  18. M. Suárez, A. Fernández, J.L. Menéndez, R. Torrecillas, H.U. Kessel, J. Hennicke, R. Kirchner, and T. Kessel, Challenges and Opportunities for Spark Plasma Sintering: a Key Technology for a New Generation of Materials, Sintering Applications (London: IntechOpen: 2013); https://doi.org/10.5772/53706
  19. Z.-H. Zhang, Z.-F. Liu, J.-F. Lu, X.-B. Shen, F.-C. Wang, and Y.-D. Wang, Scripta Mater., 81: 56 (2014); https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2014.03.011
  20. Y.L. Godec and S.L. Floch, Materials, 16: 997 (2023); https://doi.org/10.3390/ma16030997
  21. T.J. Qu, M.P. Liu, C.H. Yang, X. Wang, and J.F. Wang, Materials, 18: 3242 (2025); https://doi.org/10.3390/ma18143242
  22. C.L. Zhu, Z.J. Li, C.F. Hong, P.I. Dai, and J.F. Chen, Int. J. Refr. Met. Hard Mater., 93: 105357 (2020); https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2020.105357
  23. F. Průša, A. Šenková, V. Kučera, J. Čapek, and D. Vojtěch, Mater. Sci. Eng. A, 734: 341 (2018); https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.08.014
  24. S.-H. Joo, H. Kato, M.J. Jang, J. Moon, E.B. Kim, S.-J. Hong, and H.S. Kim, J. Alloys Compd., 698: 591 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2016.12.010
  25. M. Laurent-Brocq, P.-A. Goujon, J. Monnier, B. Villeroy, L. Perrière, R. Pirès, and G. Garcin, J. Alloys Compd., 780: 856 (2019); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.11.181
  26. C. Wang, W. Ji, and Z.G. Fu, Adv. Powder Technol., 25: 1334I (2014); https://doi.org/10.1016/j.apt.2014.03.014
  27. D. Kumar, O. Maulik, A.S. Bagri, Y.V.S.S. Prasad, and V. Kumar, Mater. Today: Proc., 3: 2926 (2016); https://doi.org/10.1016/j.matpr.2016.09.005
  28. S. Mohanty, N.P. Gurao, and K. Biswas, Mater. Sci. Eng. А, 617: 211 (2014); https://doi.org/10.1016/j.msea.2014.08.046
  29. S. Mohanty, T.N. Maity, S. Mukhopadhyay, S. Sarkar, N.P. Gurao, S. Bhowmick, and K. Biswas, Mater. Sci. Eng. А, 679: 299 (2017); https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.09.062
  30. B.C. Kang, J.H. Lee, H.J. Ryu, and S.H. Hong, Mater. Sci. Eng. А, 712: 616 (2018); https://doi.org/10.1016/j.msea.2017.12.021
  31. S. Mridha, S. Samal, P.Y. Khan, K. Biswas, and Govind, Metal. Mater. Trans. A, 44: 4532 (2013); https://doi.org/10.1007/s11661-013-1824-6
  32. P. Kratochvíl, H. Thürlová, V. Nováček, A. Strakošová, J. Čech, M. Karlík, P. Haušild, J. Čapek, and F. Průša, J. Mater. Res. Technol., 35: 7371 (2025); https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.03.032
  33. Z. Adabavazeh, S.H. Hosseini, F. Karimzadeh, and M.H. Abbasi, Mater. Today Commun., 42: 111124 (2025); https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.111124
  34. A. Sourav, A.S. Negi, P. Chauhan, T.S. Kumar, and S. Thangaraju, J. Alloys Metal. Sys., 9: 100142 (2025); https://doi.org/10.1016/j.jalmes.2024.100142
  35. F. Průša, P. Kratochvíl, A. Strakošová, M. Karlík, A. Skolšková, J. Čech, P. Haušild, J. Čapek, M. Vronka, J. Veselý, H. Thürlová, M. Cabibbo, and O. Jankovský, J. Mater. Res. Technol., 32: 860 (2024); https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.07.172
  36. R. John, A. Karati, J. Joseph, D. Fabijanic, and B.S. Murty, J. Alloys Compd., 835: 155424 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155424
  37. J.Y. Pan, T. Dai, T. Lu, X.Y. Ni, J.W. Dai, and M. Li, Mater. Sci. Eng. A, 738: 362 (2018); https://doi.org/10.1016/j.msea.2018.09.089
  38. P. Chauhan, S. Yebaji, V.N. Nadakuduru, and T. Shanmugasundaram, J. Alloys Compd., 820: 153367 (2020); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.153367
  39. B.C. Kang, J.H. Lee, H.J. Ryu, and S.H. Hong, J. Alloys Compd., 767: 1012 (2018); https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2018.07.145
  40. A. Kumar, A. Rajimwale, and M. Chopkar, IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng., 383: 1 (2018); https://doi.org/10.1088/1757-899X/383/1/012005
  41. Q.M. Yang, Y.Y. Tang, Y. Wen, Q.Y. Zhang, D.F. Deng, and X.R. Nai, Powder Metal., 61: 1415248 (2018); https://doi.org/10.1080/00325899.2017.1415248
  42. R. Sokkalingam, B.S. Kumar, M. Valdek, M. Veerappan, K. Sivaprasad, and K.G. Prashanth, J. Mater. Res., 35: 2835 (2020); https://doi.org/10.1557/jmr.2020.272
  43. R.M. Pohan, B. Gwalani, J.H. Lee, T. Alam, J.Y. Hwang, R. Banerjee, and S. Hong, Mater. Chem. Phys., 210: 62 (2017); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.09.013
  44. S.C. Fang, W.P. Chen, and Z.Q. Fu, Mater. Des., 54: 973 (2014); https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.08.099
  45. S. Yadav, A. Kumar, and K. Biswas, Mater. Chem. Phys., 210: 47 (2017); https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2017.06.020
  46. Chen Zhen, W.P. Chen, B.Y. Wu, X.Y. Cao, L.S. Liu, and Z.Q. Fu, Mater. Sci. Eng. A, 648: 217 (2015); https://doi.org/10.1016/j.msea.2015.08.056
  47. Z.Q. Fu, W.P. Chen, S.C. Fang, and X.M. Li, Mater. Sci. Eng. A, 597: 204 (2014); https://doi.org/10.1016/j.msea.2013.12.096
  48. Z.Q. Fu, W.P. Chen, H.M. Wen, D.L. Zhang, Z. Chen, B.L. Zheng, Y.H. Zhou, and E. Lavernia, Acta Mater., 107: 59 (2016); https://doi.org/10.1016/j.actamat.2016.01.050
  49. I. Moravcik, J. Cizek, J. Zapletal, Z. Kovacova, J. Vesely, P. Minarik, M. Kitzmantel, E. Neubauer, and I. Dlouhy, Mater. Des., 119: 141 (2017); https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.01.036

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України,