Structure and mechanical properties of Al-Co-Cr-Fe-Mn-Ni-Si-V high-entropy films obtained by splat-quenching

The multicomponent films of Al-Co-Cr-Fe-Mn-Ni-Si-V high-entropy alloys obtained by splat-quenching from melt were investigated. Phase formation criteria for high-entropy alloys were considered. The films have a structure with body-centered cubic lattice. The value of lattice parameters of the investigated alloys suggests that the solid solutions are form on the base of Cr lattice, in view of its higher melting temperature. The positive influence of microstrains level and dislocation density on the microhardness values of splat-quenched high-entropy alloys has been established. Improved mechanical characteristics are ensured by the strong distortion of the crystal lattice due to the differences in atomic radii of the elements

The Physical Properties of the FeBiMo Films, Obtained by Ion-Plasma Sputtering

The paper presents the results of investigations of the phase composition and physical properties of the pure Bi, Mo and FeBiMo films, with thickness d~100-500 nm, obtained by three-electrode ion-plasma sput-tering. X-Ray analysis showed that in the as-deposited Bi films is formed a mixture of rhombohedral and cubic nanocrystalline Bi phases and traces of Bi2O3 oxide. Heat treatment at 650 K leads to the decay of the Bi non-equilibrium phase. In the Mo original films is formed a mixture of Mo cubic phase and MoO2, MoO3 oxides. As a result of heat treatment at the temperature of about 870 K phase composition and the grain size remains unchanged. FeBiMo films in the initial state is a mixture of rhombohedral and cubic Bi phases and the hexagonal Fe phase. In the Mo-doped films non-equilibrium Bi phase remains after heat treatment at 770 K. Construction of the temperature dependence of resistivity has revealed the reversible phase transition in the Bi films. A similar behavior of Bi properties is also manifested in FeBiMo films. The analysis of demagnetization curves of Bi films showed a manifestation of hysteresis properties, which is not typical for diamagnetic. This can be explained by the Bi2O3 phase presence. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3513

Influence of soaking time of modifier in melt on microstructure of Al-12%Si alloys

The influence of the soaking time of the silumin melt with a modifying nanopowder W on the microstructure and the impact toughness of the Al-12%Si silumin is studied in the paper. It was established that when introducing 0.1 mass. % of W and soaking it for 10 min, up to 30% of the inassimilable nanopowder W remains in the crucible after pouring. At that, the microstructure of castings is refined, and the impact toughness increases by 12 % compared to the initial alloy. It was established that the powder remaining in the crucible after melting consists of the remnants of metallic W, WO[3] and W[3]O. Nanopowder W is completely assimilated by the melt if the soaking time is increased by 120 min; in this case, the impact toughness reduces, which is connected with the increase of dendrites and silicon wafers sizes

Phase Composition and Physical Properties of the MnBiCr Films, Obtained by Ion-Plasma Sputtering

The paper presents the results of investigations of phase composition and physical properties of the pure Mn, MnCr and MnBiCr films, thickness d 150-550 nm, obtained by a modernized three-electrode ion-plasma sputtering. X-ray analysis and estimation of the size (L) of coherent-scattering regions (CSR) showed that in the pure Mn as-deposited films is formed the nanocrystalline cubic phase of manganese, the size of the CSR which L 7,4 nm. There is a formation of solid solution nanocrystalline -Mn phase in the original MnCr films (L 7,5 nm). In the original state MnBiCr films is a mixture of rhombohedral Bi phase (L 10,5 nm) and Mn cubic, which decays by heat treatment at 703 K. Heat treatment of Mn and MnCr films at 773 K leads to the formation of MnO oxide. Analysis of displacement temperature of the initial phase transitions with increasing heating rate in the films allowed for the calculation of the activation energy (Ea) of phase transformations by the Kissinger method. For the MnCr films the activation energy is 3500-4800 K. In the MnBiCr films first phase transition ( 573 K) is related with melting of Bi, the second, probably due to the collapse of the cubic Mn ( 653 K, Ea 7000 K). When the film is heated above 673 K and subsequently cooling it, at a temperature of 423 K there is an abrupt increase in resistance of about two-fold. Analysis of the demagnetization curves of the MnBiCr films showed the manifestation of hard magnetic properties in a perpendicular field Hc 16 103 А/m. Study has shown that the addition of Cr in small amounts prevents oxidation of Mn and leads to an increase of the films thermal stability. Thus, the thermostable magnetically hard material in a film form was obtained. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3539

A structure and physical properties of Ni films in metastabile ststes

There are presented the results of investigations of the influence of deposition rate and pressure of orifice gas on the structure, physical properties and thermal stability of nickel films obtained by the modified method of the three-electrode ion-plasmous sputtering (technique IPS). X-ray analysis and estimation of the size (L) of coherent-scattering regions (CSR)showed that in the as-deposited films which obtained with low energy of sputtered atoms and low deposition rate (~ 85 pm/s) there is formed a mixture of FCC Ni (L = 5 nm), traces of HCP nickel (L = 9 nm) and oxide of nickel NiO. Increase of energy of sputtered atoms by a decrease of pressure of orifice gas from 120 to 53 or 16 mPa leads to the formation at as-deposited films a mixture of phases FCC nickel and traces of oxides. Moreover, almost double increase of deposition rate leads to an increase the size of the CSR on ~20%. The heating of films of Ni with a mixture of FCC and HCP phases to 300-320 °C results in transformation of HCP in FCC. Freshly deposited films with the structure of FCC Ni are undergoing structural changes at heating above 350-450. These changes are linked obviously with the recrystallization. The size of the CSR for FCC Ni is increased almost in 2 times after heating. It is shown that energy of activating (EA) calculated by the method of Kissinger in the case of disintegration of HCP Ni exceeded from EA of beginning of recrystallization almost in three times and attains ~21000 K. In addition, it’s shown that increase of deposition rate brings to rise of activation energy of beginning recrystallization and indicates the formation of more stable structure in the films. Analysis of the demagnetization curves of the films of nickel showed anisotropy of magnetic properties. Hysteresis only is detected in a parallel field to the film of Ni. The coercive force does not exceed 200 A/m. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/2078

THE SUSTAINABILITY OF MANAGEMENT STRUCTURES IN BULGARIAN AGRICULTURE – LEVEL, FACTORS AND PROSPECTS

This paper assesses the sustainability of the farms in our country by applying the holistic approach. We first introduce the methods employed in our research and provide a general description of the farms included in it. Then we assess the integral, managerial, economic, social and environmental sustainability of farms in general as well as that of the different types of farms according to their size, specialization of production, environmental position and geographical location. Finally, we assess the factors for improving the sustainability of farms and present our conclusions about doing further research work and improving the assessment practice in the sector

Structural and electrical properties of CuAlMo thin films prepared by magnetron sputtering

The structural and electrical properties of a low resistivity CuAlMo thin film resistor material were investigated. The thin films were grown on Al2O3 and glass substrates by direct current (dc) magnetron sputtering. The key electrical properties of sheet resistance, temperature coefficient of resistance (TCR) and resistance stability were investigated as a function of sputtering pressure and post-deposition heat treatment time and temperature. A low sputtering pressure range of 0.13 to 0.40 Pa produced CuAlMo films with sheet resistance in the range 0.1 to 0.2 Ω/□ and resistance stability of 0.45 to 0.65% with a TCR of − 90 ppm/°C which could be shifted to zero following annealing in air at 425 °C. Films grown at higher sputtering pressures of 0.53 to 0.80 Pa had increased sheet resistance in the range 0.4 to 0.6 Ω/□ and inferior stability of 0.8 to 1.7% with a more negative TCR of − 110 to − 180 ppm/°C which could not be shifted to zero following annealing. The stability of the films grown at 0.13 and 0.40 Pa could be further improved to < 0.25% with heat treatment, due to the formation of a protective aluminium oxide layer. A minimum dwell time of 3 h at 425 °C was required to stabilise the films and set the electrical properties

Вплив швидкості охолодження на структуру та корозійні властивості багатокомпонентного високоентропійного сплаву CoCrFeMnNiBe

Samples of the multicomponent high-entropy alloy CoCrFeMnNiBe were obtained by the methods of casting and melt-quenching, and their phase composition and electrochemical behavior were investigated. With the help of X-ray phase analysis, it was established that the studied alloy in the as-cast state has a multiphase structure, in which there are phases with lattices of the FCC, BCC, and BeNi(Co) intermetallics (structural type B2). Quenching from the melt leads to a significant decrease in the BCC phase content. The values of stationary potentials and areas of electrochemical stability of cast and melt-quenched CoCrFeMnNiBe alloy samples, as well as corrosion current densities, were determined. It is shown that all samples of the CoCrFeMnNiBe alloy behave inertly in corrosion tests, which allows them to be considered corrosion-resistant. The results of the work can be used in the development of modern multifunctional and corrosion-resistant materials.В роботі методами лиття та гартування з розплаву отримані зразки багатокомпонентного високоентропійного сплаву CoCrFeMnNiBe, досліджено їх фазовий склад та електрохімічну поведінку. За допомогою рентгенофазового аналізу встановлено, що досліджуваний сплав у литому стані має багатофазну структуру, в якій присутні фази із ґратками типу ГЦК, ОЦК та інтерметаліди BeNi(Co) (структурний тип В2). Гартування з розплаву призводить до значного зменшення вмісту ОЦК фази. Визначені величини стаціонарних потенціалів та області електрохімічної стабільності литих та загартованих з розплаву зразків сплаву CoCrFeMnNiBe, а також густини струмів корозії. Показано, що усі зразки сплаву CoCrFeMnNiBe в корозійних випробуваннях поводять себе інертно, що дозволяє вважати їх корозійно тривкими. Результати роботи можуть бути використані при розробці сучасних багатофункціональних та корозійно тривких матеріалів

Вплив швидкості охолодження на фазовий склад та властивості багатокомпонентних сплавів AlCoCrFeNiV з додаванням Mn та Si

Purpose. This paper is devoted to studying the mechanical properties and structure of multicomponent high-entropy alloys of the AlCoCrFeNiV system with the addition of Mn and Si in as-cast and splat-quenched state. Design / Method / Approach. The as-cast ingots of AlCoCrFeMnNiSiV multicomponent samples were prepared using a Tamman furnace under an argon atmosphere. The alloy films were fabricated using the well-known splat-quenching technique. The cooling rate, estimated based on the film thickness, was ~106 K/s. Findings. It has been established that the as-cast alloys have a multiphase structure, which includes solid solutions with a BCC lattice and ordered solid solutions of the B2 structural type, whereas the rapidly quenched alloys contain only disordered BCC solid solutions. It has been shown that the increase in the level of microstresses and dislocation density during rapid solidification contributes to the improvement of the mechanical properties of the studied alloys. The enhanced strength characteristics are due to the significant distortion of the crystal lattice caused by differences in the atomic radii of the elements. Theoretical Implications. This study advances the theoretical understanding of high-entropy alloys by explaining the relationship between cooling rates and the resulting phase structures and mechanical properties.  Practical Implications. With an increase in cooling rate, the dislocation density, level of microstrains and microhardness of the AlCoCrFeMnNiSiV multicomponent alloys increase. Originality / Value. This study provides novel insights into the phase composition and mechanical properties of multicomponent alloys with varying cooling rates. The research highlights the distinct structural differences between as-cast and splat-quenched alloys. Research Limitations / Future Research. The current study is limited by the scope of cooling rates and alloy compositions investigated. Future research could explore a broader range of cooling rates and additional alloying elements. to further understand their effects on the phase composition and properties of high-entropy alloys. Paper Type. Applied Research.  PURL: https://purl.org/cims/2403.010Мета. Дана стаття присвячена вивченню механічних властивостей і структури багатокомпонентних високоентропійних сплавів системи AlCoCrFeNiV з додаванням Mn і Si у литому та загартованому стані. Дизайн / Метод / Підхід. Литі злитки багатокомпонентних зразків AlCoCrFeMnNiSiV готували в печі Таммана в атмосфері аргону. Плівки сплаву були виготовлені за допомогою добре відомої техніки загартування бризками. Швидкість охолодження, оцінена на основі товщини плівки, становила ~106 К/с. Результати. Встановлено, що литі сплави мають багатофазну структуру, яка включає тверді розчини з ОЦК-ґраткою та впорядковані тверді розчини структурного типу В2, тоді як швидкозагартовані сплави містять лише невпорядковані ОЦК-тверді розчини. Показано, що підвищення рівня мікронапружень і щільності дислокацій при швидкому затвердінні сприяє покращенню механічних властивостей досліджуваних сплавів. Підвищені характеристики міцності зумовлені значним спотворенням кристалічної решітки, викликаним різницею атомних радіусів елементів. Теоретичне значення. Це дослідження сприяє теоретичному розумінню високоентропійних сплавів, пояснюючи взаємозв’язок між швидкостями охолодження та результуючими фазовими структурами та механічними властивостями. Практичне значення. Зі збільшенням швидкості охолодження зростає щільність дислокацій, рівень мікродеформацій і мікротвердість багатокомпонентних сплавів AlCoCrFeMnNiSiV. Оригінальність / Цінність. Це дослідження дає нові знання про фазовий склад і механічні властивості багатокомпонентних сплавів із різними швидкостями охолодження. Дослідження підкреслює чіткі структурні відмінності між литими та загартованими сплавами. Обмеження дослідження / майбутні дослідження. Поточне дослідження обмежене обсягом досліджуваних швидкостей охолодження та складів сплавів. Майбутні дослідження можуть вивчити ширший діапазон швидкостей охолодження та додаткових легуючих елементів. для подальшого розуміння їх впливу на фазовий склад і властивості високоентропійних сплавів. Тип статті. Прикладні дослідження. PURL: https://purl.org/cims/2403.01

Структура та фізичні властивості швидкоохолодженого аморфного сплаву FeCo0,854Nb0,146NiB0,7Si0,3

Purpose. The study aims to develop and characterize a new nanostructured FeCo0,854Nb0,146NiB0,7Si0,3 high-entropy metallic glass with enhanced soft magnetic and mechanical properties. The research seeks to explore the interplay between the alloy’s amorphous structure and its functional properties to advance the understanding of high-entropy metallic glasses. Design / Method / Approach. The amorphous films of the FeCo0,854Nb0,146NiB0,7Si0,3 alloy was synthesized using splat-quenching technique. The cooling rate, estimated based on the film thickness, was ~106 K/s. Structural properties were analyzed via X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA), and electrical resistivity measurements. Magnetic properties were assessed using a B–H curve tracer and vibrating sample magnetometer, while microhardness was measured with a PMT-3 tester. Findings. The alloy exhibits a fully glassy structure with a crystallite size of ~3 nm, low coercivity (40 A/m), high saturation magnetization (74 A·m2/kg), and microhardness ≥ 8000 MPa, indicating decent soft magnetic and mechanical properties. Theoretical Implications. The research provides significant insights into the role of atomic-size differences, configurational entropy, and thermodynamic parameters in stabilizing the glassy phase in high-entropy alloys. It advances the theoretical framework for designing high-entropy amorphous materials. Practical Implications. The characteristics of the material make it promising for use in electronic devices and mechanical engineering parts. Originality / Value. This study provides a comprehensive analysis of the high-entropy metallic glass FeCo0,854Nb0,146NiB0,7Si0,3, offering new insights of its magnetic and mechanical properties through advanced characterization techniques. Research Limitations / Future Research. Further studies are needed to investigate the long-term stability of the fabricated amorphous alloy. Article Type. Applied Research. PURL: https://purl.org/cims/4.284Мета. Дослідження спрямоване на розробку та характеристику нового наноструктурованого високоентропійного металевого скла FeCo0,854Nb0,146NiB0,7Si0,3 з покращеними магнітом’якими та механічними властивостями. Робота має на меті вивчити взаємозв’язок між аморфною структурою сплаву та його функціональними характеристиками для поглиблення розуміння високоентропійних аморфних сплавів. Дизайн / Метод / Підхід. Аморфні плівки сплаву FeCo0,854Nb0,146NiB0,7Si0,3 синтезовано за допомогою техніки надшвидкого охолодження. Швидкість охолодження, оцінена на основі товщини отриманих плівок була ~106 К/с. Структурні властивості досліджено за допомогою рентгенівської дифракції, диференціального термічного аналізу (ДТА) та вимірювань електричного опору. Магнітні властивості визначені за допомогою приладу для вимірювання кривих гістерезису та вібраційного магнітометра, а мікротвердість виміряно тестером ПМТ-3. Результати. Сплав має повністю аморфну структуру з розміром кристаліта ~3 нм, низьку коерцитивну силу (40 А/м), високу намагніченість насичення (74 А·м2/кг) та мікротвердість ≥8000 МПа, що свідчить про хороші магнітом’які та механічні властивості. Теоретичне значення. Дослідження надає важливі дані про роль різниці в розмірах атомів, конфігураційної ентропії та термодинамічних параметрів у стабілізації аморфної фази у високоентропійних сплавах. Воно розширює теоретичну базу для розробки високоентропійних аморфних матеріалів. Практичне значення. Характеристики матеріалу роблять його перспективним для використання в електронних пристроях і деталях для машинобудування. Оригінальність / Цінність. Це дослідження пропонує всебічний аналіз високоентропійного аморфного сплаву FeCo0,854Nb0,146NiB0,7Si0,3 надаючи нові дані про його магнітні та механічні властивості завдяки застосуванню передових методів досліджень. Обмеження дослідження / Майбутні дослідження. Потрібні подальші дослідження, щоб дослідити довготривалу стабільність виготовленого аморфного сплаву. Тип статті. Прикладне дослідження. PURL: https://purl.org/cims/4.28