Структурно-фазовые состояния наночастиц многокомпонентного сплава AlCuNiCoCrFe, формирующегося в результате совместного электрического взрыва проволочек
К.В. Сулиз, А.В. Первиков
ИФПМ СО РАН
DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.851
Оригинальная статья
Аннотация: В данной работе впервые методом совместного электрического взрыва проволочек металлов Al, Cu, Ni и сплавов 20Х80Н, 29НK в атмосфере аргона были получены образцы наночастиц многокомпонентного сплава AlCuNiCoCrFe. В качестве базового режима взрыва проволочек был выбран режим, близкий к согласованному, что позволило минимизировать влияние энергии дуговой стадии разряда на структурнофазовое состояние формирующихся наночастиц. Показано, что полученные образцы представлены сферическими частицами с размерами от 15 до 500 нм. Среднечисленный размер наночастиц полученных образцов варьируется от 40 до 58 нм. Распределение частиц по размерам описывается нормально-логарифмическим законом, кристаллическая структура частиц соответствует твердым растворам замещения с ОЦК и/или ГЦК решеткой. Увеличение содержания Al в продуктах взрыва приводит к увеличению содержания в образцах фазы с ОЦК решеткой, тогда как увеличение содержания Cu к увеличению фазы с ГЦК решеткой. Полученные образцы могут быть использованы электрокатализе.
Ключевые слова: наночастицы, высокоэнтропийные сплавы, структурно-фазовое состояние, электрический взрыв, ток, напряжение, порошок
- Сулиз Константин Владимирович – аспирант 4 года обучения, младший научный сотрудник лаборатории нанобиоинженерии, ИФПМ СО РАН
- Первиков Александр Васильевич – к.т.н., научный сотрудник лаборатории физикохимии высокодисперсных материалов, ИФПМ СО РАН
Ссылка на статью:
Сулиз, К.В. Структурно-фазовые состояния наночастиц многокомпонентного сплава AlCuNiCoCrFe, формирующегося в результате совместного электрического взрыва проволочек / К.В. Сулиз, А.В. Первиков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2023. — Вып. 15. — С. 851-860. DOI: 10.26456/pcascnn/2023.15.851.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Yao, Y. High-entropy nanoparticles: Synthesis-structure-property relationships and data-driven discovery/ Y. Yao, Q. Dong, A. Brozena et al. // Science. – 2022. – V. 376. – I. 6589. – 11 p. DOI: 10.1126/science.abn3103.
2. Koo, W.-T. The design and science of polyelemental nanoparticles/ W.-T. Koo, J.E. Millstone, P.S. Weiss, I.-D. Kim // ACS Nano. – 2020. – V. 14. – I. 6. – P.6407-6413. DOI: 10.1021/acsnano.0c03993.
3. Zoubi, W.A. Recent experimental and theoretical advances in the design and science of high-entropy alloy nanoparticles / W.A. Zoubi, R.A.K. Putri, M.R. Abukhadra, Y.G. Ko // Nano Energy. – 2023. – V. 110. – Art. № 108362. – 25 р. DOI: 10.1016/j.nanoen.2023.108362.
4. Sindhu, T.K. Understanding nanoparticle formation by a wire explosion process through experimental and modelling studies / T.K. Sindhu, R. Sarathi, S.R. Chakravarthy // Nanotechnology. – 2008. – V. 19. – I. 2. – Art. № 025703. – 11 р. DOI: 10.1088/0957-4484/19/02/025703.
5. Suliz, K.V. Synthesizing multicomponent AlCrFeCuNi nanoparticles by joint electrical explosion of wires/ K.V. Suliz, А.А. Miller, K.V. Ivanov, А.V. Pervikov // Powder Technology. – 2022. – V. 404. – Art. № 117491. – 7 p. DOI: 10.1016/j.powtec.2022.117491.
6. Han, R. Compositionally graded multi-principal-element alloy coating with hybrid amorphousnanocrystalline structure by directional electrical explosion/ R. Han, C. Li, Q. Li et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2023. – V.933. – Art. № 167780. – 7 р. DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.167780.
7. Yin, Z. Microwave-absorbing performance of FeCoNi magnetic nanopowders synthesized by electrical explosion of wires / Z. Yin, J. Wu, L. Liang et al. // Journal of Alloys and Compounds. – 2023. – V. 966. – Art. № 171594. – 9 р. DOI: 10.1016/j.jallcom.2023.171594.
8. Romanova, V.M. Electric explosion of fine wires: three groups of materials / V.M. Romanova, G.V. Ivanenkov, A.R. Mingaleev et al // Plasma Physics Reports. – 2015. – V. 41. – I. 8. – P. 617-636. DOI: 10.1134/S1063780X15080085.
9. Romanova, V.M. Observation of laser radiation scattering effects in explosion products of thin molybdenum wires/ V.M. Romanova, I.N. Tilikin, A.E. Ter-Oganesyan et al. // Plasma Physics Reports. – 2022. – V. 48. – I. 2. – P. 121-130. DOI: 10.1134/S1063780X2202012X.
10. Sarkisov, G.S. Anomalous transparency at 1064 nm of a freely expanding gas cylinder in vacuum during fast electric explosion of thin metal wires/ G. S. Sarkisov // Journal of Applied Physics. – 2022. – V. 131. – I. 10. – Art. № 105904. – 9 р. DOI: 10.1063/5.0082990.
11. Pervikov, A.V. Metal, metal composite, and composited nanoparticles obtained by electrical explosion of wires / A.V. Pervikov // Nanobiotechnology Reports. – 2021. – V. 16. – I. 4. – P. 401-420. DOI: 10.1134/S2635167621040091.
12. Suliz, K.V. Control of cluster coalescence during formation of bimetallic nanoparticles and nanoalloys obtained via electric explosion of two wires / K.V. Suliz, A.Yu. Kolosov, V.S. Myasnichenko et al. // Advanced Powder Technology. – 2022. – V. 33. – I. 3. – Art. № 103518. – 15 р. DOI: 10.1016/j.apt.2022.103518.
13. Rogachev, A.S. Structure, stability, and properties of high-entropy alloys / A. S. Rogachev // Physics of Metals and Metallography. – 2020. – V. 121. – I. 8. – P. 733-764. DOI: 10.1134/S0031918X20080098.
14. Long, Y. Fine-Grained FeCoNi(CuAl)x High entropy alloys: phase transformation, microstructure evolution and mechanical properties / Y. Long, G. Li, X. Liang, H. Peng // Frontiers in Materials. – 2020. – V. 7. – Art. № 537812. – 11 р. DOI: 10.3389/fmats.2020.537812.
15. Tomboc, G.M. High entropy alloy electrocatalysts: a critical assessment of fabrication and performance / G.M. Tomboc, T. Kwon, J. Joo, K. Lee. // Journal of Materials Chemistry A. – 2020. – V. 8. – I. 30. – P. 14844-14862. DOI: 10.1039/D0TA05176D.
16. Kotov, Yu.A. The electrical explosion of wire: A method for the synthesis of weakly aggregated nanopowders / Yu.A. Kotov // Nanotechnologies in Russia. – 2009. – V. 4. – I. 7-8, – P. 415-424. DOI: 10.1134/S1995078009070039.
17. Miracle D.B. A critical review of high entropy alloys and related concepts / D.B. Miracle, O.N. Senkov // Acta Materialia. – 2017. – V. 122. – P. 448-511. DOI: 10.1016/j.actamat.2016.08.081.
18. Takeuchi A. Classification of bulk metallic glasses by atomic size difference, heat of mixing and period of constituent elements and its application to characterization of the main alloying element /A. Takeuchi, A. Inoue. // Materials Transactions. – 2005. – V. 46. – I. 12. – P. 2817-2829. DOI: 10.2320/matertrans.46.2817.