
A nagy-entrópiájú ötvözetek új típusú ötvözetanyagok, amelyek négy vagy több fő elemből állnak ekvimoláris vagy közel ekvimoláris arányban [1-2]. Egyedülálló szerkezetüknek és magas entrópiás jellemzőiknek köszönhetően- kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkeznek a hagyományos ötvözött anyagokhoz képest [3-7]. A nagy{11}}entrópiájú ötvözetek koncepcióját először Jien-Wei Yeh tajvani professzor javasolta 2004-ben [8]. A nagy entrópiájú ötvözetek tervezési koncepciója alapján Senkov et al. [9] tűzálló, nagy entrópiájú{21}ötvözeteket készített, amelyek fő alkotóelemei tűzálló fémelemek voltak. Ezek az ötvözetek magas hőmérsékleten stabilak maradnak, nagy szilárdsággal és sűrűséggel rendelkeznek, ami széles körben felkeltette a figyelmet [10-11]. Gong Lei et al. [12] a kvaterner CrMoNbV tűzálló, nagy entrópiájú ötvözet mechanikai tulajdonságait tanulmányozta, és azt találta, hogy folyáshatára kvázi-statikus körülmények között 1410 MPa, viszonylag kis képlékeny alakváltozással és tipikus hasadási törésmorfológiával a törésfelületen. Zhang és mtsai. [13] a Ti-tartalom hatását vizsgálta a CoCrMoNbTi nagy entrópiájú ötvözetek mechanikai tulajdonságaira. Közülük a CoCrMoNbTi0.2 rendelkezett a legjobb átfogó teljesítménnyel, 1906 MPa nyomószilárdsággal és 5,07%-os törési nyúlással. Regenberg et al. [14] olyan MoNbVWTi nagy-entrópiájú ötvözeteket vizsgált, amelyek kvázi-statikus körülmények között nagy folyáshatárral rendelkeznek, és folyáshatárukat elsősorban a Mo- és Nb-tartalom befolyásolja, de a képlékenységük gyenge. Látható, hogy bár a fent említett tűzálló, nagy entrópiájú ötvözetek nagy szilárdsággal rendelkeznek, kvázi-statikus körülmények között gyenge plaszticitásuk, ami korlátozza alkalmazási tartományukat. Az IVB csoport (Hf, Zr, Ti) elemek hozzáadásával várhatóan javítja a nagy{59}}entrópiájú ötvözetek plaszticitását. Például HfZrTiTa [15], HfNbTaTiZr [16], HfNbTiZr [17] és HfNbTiVZr [18]. Ezek a nagy entrópiájú ötvözetek dinamikus terhelési környezetben is alkalmazhatók, és dinamikus mechanikai viselkedésük felkeltette a figyelmet. Dirras et al. [19] ekvimoláris TiHfZrTaNb nagy-entrópiájú ötvözetek mechanikai viselkedését tanulmányozta különböző alakváltozási sebesség mellett. A folyáshatár 3,4 × 103 s-1 terhelési alakváltozás mellett 40%-kal volt magasabb, mint kvázi-statikus terhelési körülmények között. Ráadásul a nyúlási sebesség növekedésével fokozatosan csökkent az adiabatikus nyírósávok diszperziója a próbatesteken belül, vagyis fokozatosan csökkent a nyírósávok sűrűsége és fokozatosan nőtt a vastagság. Zhang és mtsai. [20] HfZrTiTa nagy entrópiájú{77}ötvözeteket tervezett és készített. A HfZrTiTa0,5 nagy-entrópiájú ötvözet folyáshatára és törési alakja kvázi-statikus terhelési körülmények között 774 MPa, illetve 13,5% volt. A folyáshatára jelentős alakváltozási sebesség-erősítő hatást mutatott. Ugyanakkor szóba került az ötvözet termikus plasztikus instabilitása és adiabatikus nyírási érzékenysége dinamikus terhelés mellett. Song et al. [21] a HfNbZrTi nagy-entrópiájú ötvözet folyáshatárát kvázi-statikus körülmények között 780 MPa-nak mérte. Amikor a terhelési alakváltozási sebesség 3,0×103 s-1 volt, a folyáshatára 1380 MPa-ra nőtt. Kísérletek és numerikus szimulációk kombinációjával azt találták, hogy a sérülések lágyulása volt a fő tényező az adiabatikus nyírósávok kialakulásában ebben az ötvözetben. Figyelembe véve, hogy az Al jó plaszticitással rendelkezik, és a nagy entrópiájú ötvözetek elemei közötti koktélhatás miatt, az Al hozzáadása várhatóan tovább javítja az anyag képlékeny alakváltozási képességét [22]. Ebben a cikkben egy új, nagy entrópiájú HfZrTiTaAl ötvözetet terveztek és gyártottak. Az ötvözet mikroszerkezetét röntgendiffrakcióval (XRD), pásztázó elektronmikroszkóppal (SEM), elektron-visszaszórás diffrakcióval (EBSD) és transzmissziós elektronmikroszkóppal (TEM) jellemezték. A HfZrTiTaAl nagy entrópiájú ötvözet dinamikus mechanikai tulajdonságait szisztematikusan elemezték egy osztott Hopkinson nyomásrúd (SHPB) eszközzel. Ezen túlmenően numerikus szimulációval megkaptam a Johnson-Cook (JC) konstitutív modell paramétereit és az anyagkárosodás modell paramétereit, valamint elemeztem az anyag alakváltozási, károsodási és tönkremeneteli viselkedését dinamikus terhelési körülmények között.
