DE112020007343T5

DE112020007343T5 - High entropy alloy and method of heat treating same

Info

Publication number: DE112020007343T5
Application number: DE112020007343.2T
Authority: DE
Inventors: Hyunkwon SHIN; Namseok KANG; Jinmok OH; JinHyeok Choi
Original assignee: LG Electronics Inc
Current assignee: LG Electronics Inc
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2023-04-13
Also published as: US20230304111A1; WO2021261609A1

Abstract

Eine Hoch-Entropie-Legierung gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine erste Phase und eine zweite Phase, die Eisen und Kupfer bzw. Eisen und ein erstes Metall, das kein Kupfer ist, umfassen und wechselseitig unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. Eine durch chemische Bindung des ersten Metalls und eines Nichtmetalls gebildete Verstärkungsverbindung kann selektiv in der ersten Phase enthalten sein.A high-entropy alloy according to the present embodiment comprises a first phase and a second phase comprising iron and copper and iron and a first non-copper metal, respectively, and having mutually different compositions. A reinforcing compound formed by chemically bonding the first metal and a non-metal may be selectively included in the first phase.

Description

[Technisches Gebiet][Technical Field]

Die folgende Beschreibung bezieht sich auf eine Hoch-Entropie-Legierung und ein Verfahren zu deren Wärmebehandlung, insbesondere auf eine Hoch-Entropie-Legierung mit verbesserter Struktur und verbessertem Prozess sowie auf ein Verfahren zur Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung.The following description relates to a high entropy alloy and a method of heat treating the same, more particularly to a high entropy alloy having an improved structure and process and a method of heat treating the high entropy alloy.

[Stand der Technik][State of the art]

Im Allgemeinen ist eine Hoch-Entropie-Legierung eine Legierung mit kubischflächenzentrierter Struktur (FCC) und hoher Mischentropie, in der mehrere Elemente in einer vorgegebenen Menge oder mehr enthalten sind, oder eine einphasige Legierung mit kubischraumzentrierter Struktur (BCC). Die Hoch-Entropie-Legierung, die eine FCC aufweist, enthält hauptsächlich Titan (Ti), Vanadium (V), Zirkonium, Niob (Nb), Molybdän (Mo), Hafnium (Hf), Tantal (Ta), Wolfram (W) und dergleichen und besitzt eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit und wird daher in der Luft- und Raumfahrt, in einer Gasturbine und dergleichen verwendet. Die Hoch-Entropie-Legierung, die eine BCC aufweist, enthält hauptsächlich Eisen (Fe), Mangan (Mn), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Kobalt (Co) und dergleichen und besitzt eine ausgezeichnete Tieftemperaturfestigkeit und Belastbarkeit sowie eine niedrige Wärmeleitfähigkeit und wird daher in einem Lagertank für verflüssigtes Erdgas (LNG), Strukturen in Polargebieten und dergleichen verwendet.In general, a high-entropy alloy is a face-centered cubic (FCC) structure alloy with high mixing entropy in which a plurality of elements are contained in a predetermined amount or more, or a single-phase body-centered cubic (BCC) structure alloy. The high-entropy alloy exhibiting FCC mainly contains titanium (Ti), vanadium (V), zirconium, niobium (Nb), molybdenum (Mo), hafnium (Hf), tantalum (Ta), tungsten (W) and the like, and is excellent in high-temperature strength, and hence is used in an aerospace industry, a gas turbine, and the like. The high-entropy alloy exhibiting BCC mainly contains iron (Fe), manganese (Mn), chromium (Cr), nickel (Ni), cobalt (Co) and the like, and has excellent low-temperature strength and toughness and low temperature Thermal conductivity and is therefore used in a liquefied natural gas (LNG) storage tank, structures in polar regions and the like.

Die Hoch-Entropie-Legierung, die eine BCC aufweist, besitzt eine hohe Belastbarkeit und eine hohe Festigkeit, so dass versucht wurde, die Legierung in verschiedenen Anwendungen einzusetzen, die Legierung ist jedoch im Vergleich zu herkömmlichen Legierungsmaterialien teuer. Aus diesem Grund wurde an einer Hoch-Entropie-Legierung geforscht, die Kupfer (Cu) und Aluminium (Al) anstelle von Nickel und Kobalt enthält, die einen hohen Stückpreis aufweisen. Aluminium ist allgemein ein leichtes Element und kann bei Verwendung in verschiedenen Anwendungen die Effizienz von Geräten verbessern. Metastabile Flüssigphasentrennung (MLPS) tritt in Kupfer und Eisen auf, so dass eine Cu-reiche Phase und eine Fe-reiche Phase in einer Matrix gemischt sind und die einzigartigen Eigenschaften der einzelnen Elemente in jeder Phase gemischt sind, so dass durch die Verwendung der ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften von Eisen und der ausgezeichneten Verformbarkeit von Kupfer sowohl ausgezeichnete Festigkeit als auch ausgezeichnete Ausdehnungseigenschaften erhalten werden können. Die Abriebfestigkeit ist jedoch aufgrund des Effekts von Kupfer reduziert, so dass eine Behandlung zum Verbessern der Abriebfestigkeit erforderlich ist.The high entropy alloy exhibiting BCC has high toughness and high strength, so the alloy has been tried to be used in various applications, but the alloy is expensive compared to conventional alloy materials. For this reason, research has been conducted on a high-entropy alloy containing copper (Cu) and aluminum (Al) instead of nickel and cobalt, which have a high unit price. Aluminum is generally a light element and when used in various applications it can improve the efficiency of devices. Metastable liquid phase separation (MLPS) occurs in copper and iron, so that a Cu-rich phase and a Fe-rich phase are mixed in a matrix, and the unique properties of each element are mixed in each phase, so that by using the excellent mechanical properties of iron and the excellent formability of copper, both excellent strength and excellent elongation properties can be obtained. However, abrasion resistance is reduced due to the effect of copper, so treatment for improving abrasion resistance is required.

Wenn ein Oxidfilm oder ein Nitridfilm auf der Oberfläche der Legierung gebildet wird, indem eine Legierung mit mehreren Zusammensetzungen, wie z. B. eine Hoch-Entropie-Legierung und dergleichen, einer Oxidations- oder Nitrierungswärmebehandlung unterzogen wird, treten indessen dadurch Probleme auf, dass die Oberflächenrauheit zunimmt und der Oxidfilm oder der Nitridfilm leicht abgelöst werden kann. Dementsprechend wurde für eine Einphasenlegierung im Allgemeinen eine existierende Oxidations- oder Nitrierungswärmebehandlung durchgeführt, und die gesamte Oberfläche oder der gesamte innere Abschnitt der Einphasenlegierung wurde der Wärmebehandlung unterzogen, um ein Oxid oder ein Nitrid auf der gesamten Oberfläche oder dem gesamten inneren Abschnitt davon zu bilden. Bei diesem Verfahren war es schwierig, die Härte oder Abriebfestigkeit selektiv zu verbessern und gleichzeitig die Verformbarkeit zu erhalten. Dar über hinaus kann eine Veränderung der gesamten Oberfläche oder des inneren Abschnitts der Legierung eine große Variation verursachen, so dass Verdrehung und dergleichen auftreten kann, was die Anwendung auf Gusskomponenten, die Präzision erfordern, schwierig macht.When an oxide film or a nitride film is formed on the surface of the alloy by using a multi-composition alloy such as e.g. However, such as a high entropy alloy and the like, is subjected to an oxidation or nitriding heat treatment, there are problems in that the surface roughness increases and the oxide film or the nitride film is liable to be peeled off. Accordingly, for a single-phase alloy, in general, an existing oxidation or nitriding heat treatment was performed, and the whole surface or the whole inner portion of the single-phase alloy was subjected to the heat treatment to form an oxide or a nitride on the whole surface or the whole inner portion thereof. With this method, it was difficult to selectively improve hardness or abrasion resistance while maintaining formability. In addition, a change in the entire surface or the inner portion of the alloy may cause a large variation, so that twisting and the like may occur, making application to cast components requiring precision difficult.

[Offenbarung der Erfindung][Disclosure of the Invention]

[Technische Aufgabe][Technical Task]

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Hoch-Entropie-Legierung mit ausgezeichneter Verformbarkeit, Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit sowie ein Verfahren zur Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung zu schaffen.It is an object of the present disclosure to provide a high entropy alloy excellent in formability, strength, hardness and abrasion resistance, and a method of heat treating the high entropy alloy.

Insbesondere ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Hoch-Entropie-Legierung und ein Verfahren zu deren Wärmebehandlung zu schaffen, wobei eine Verstärkungsverbindung selektiv in einer ersten Phase mit relativ hoher Festigkeit gebildet wird, wodurch Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit verbessert werden, während eine ausgezeichnete Verformbarkeit in einer zweiten Phase beibehalten wird.In particular, it is another object of the present disclosure to provide a high entropy alloy and a method for heat treating the same, wherein a reinforcing compound is selectively formed in a relatively high strength first phase, thereby improving strength, hardness and abrasion resistance while excellent formability is retained in a second phase.

Insbesondere ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Hoch-Entropie-Legierung mit einer Fe-reichen Phase und einer Cu-reichen Phase, in der eine Verstärkungsverbindung selektiv in der Fe-reichen Phase gebildet wird, so dass die Hoch-Entropie-Legierung eine ausgezeichnete Verformbarkeit, Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit besitzen kann, sowie ein Verfahren zur Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung zu schaffen.In particular, another object of the present disclosure is to provide a high-entropy alloy having an Fe-rich phase and a Cu-rich phase, in which a reinforcing compound is formed selectively in the Fe-rich phase so that the high-entropy Alloy can have excellent formability, strength, hardness and abrasion resistance, as well as to provide a method of heat treatment of high-entropy alloy.

[Technische Lösung][Technical solution]

Eine Hoch-Entropie-Legierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält eine erste Phase und eine zweite Phase, die Eisen und Kupfer bzw. Eisen und ein erstes Metall, das nicht Kupfer ist, enthalten und unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen, wobei eine Verstärkungsverbindung, die durch chemische Bindung des ersten Metalls und eines Nichtmetalls gebildet wird, selektiv in der ersten Phase enthalten ist.A high entropy alloy according to an embodiment of the present disclosure includes a first phase and a second phase that include iron and copper and iron and a first non-copper metal, respectively, and have different compositions, wherein a reinforcing compound formed by chemical bond of the first metal and a non-metal is formed is selectively contained in the first phase.

Die Verstärkungsverbindung kann als innere Niederschläge, die in der ersten Phase vorhanden sind, gebildet werden.The reinforcing compound can be formed as internal deposits present in the first phase.

Die Verstärkungsverbindung kann einen ersten Verstärkungsniederschlag, der in der Nähe einer Oberfläche der ersten Phase gebildet ist und eine erste Größe aufweist, und einen zweiten Verstärkungsniederschlag, der innerhalb der ersten Phase gebildet ist und eine größere Größe als die erste Größe aufweist, enthalten.The reinforcement compound may include a first reinforcement precipitate formed near a surface of the first phase and having a first size, and a second reinforcement precipitate formed within the first phase and having a size greater than the first size.

Die Festigkeit oder Härte der ersten Phase kann größer sein als die Festigkeit oder Härte der zweiten Phase, und die Verstärkungsverbindung kann in der zweiten Phase nicht gebildet sein. Beispielsweise kann die Härte der ersten Phase doppelt so hoch oder höher sein als die Härte der zweiten Phase.The strength or hardness of the first phase may be greater than the strength or hardness of the second phase and the reinforcing compound may not be formed in the second phase. For example, the hardness of the first phase can be twice or more than the hardness of the second phase.

Die erste Phase kann Fe-reiche Phase sein, und die zweite Phase kann eine Cu-reiche Phase sein.The first phase can be Fe-rich phase and the second phase can be Cu-rich phase.

Das erste Metall kann Aluminium enthalten.The first metal may include aluminum.

Das Nichtmetall kann eine höhere Löslichkeit in der ersten Phase als in der zweiten Phase aufweisen und kann eine höhere Diffusionsgeschwindigkeit in der ersten Phase als in der zweiten Phase aufweisen. Das Nichtmetall kann Stickstoff oder Sauerstoff enthalten.The non-metal may have a higher solubility in the first phase than in the second phase and may have a higher diffusion rate in the first phase than in the second phase. The non-metal can contain nitrogen or oxygen.

Die Verstärkungsverbindung kann Aluminiumnitrid (AlN) enthalten.The reinforcing compound may include aluminum nitride (AIN).

Ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer Hoch-Entropie-Legierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält: einen Vorbereitungsschritt zum Vorbereiten eines Hoch-Entropie-Legierungsmaterials, das eine erste Phase und eine zweite Phase umfasst, die Eisen und Kupfer bzw. Eisen und ein erstes Metall, das kein Kupfer ist, umfassen und unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen; und einen Schritt zur selektiven Verstärkung zum Bilden einer Verstärkungsverbindung in der ersten Phase durch Ausführen einer Wärmebehandlung unter Verwendung eines Nichtmetalls für eine chemische Reaktion zwischen dem ersten Metall, das in der ersten Phase enthalten ist, und dem Nichtmetall.A method of heat treating a high entropy alloy according to an embodiment of the present disclosure includes: a preparation step of preparing a high entropy alloy material including a first phase and a second phase containing iron and copper and iron and a first metal, respectively that is not copper and have different compositions; and a selective reinforcement step of forming a reinforcement compound in the first phase by performing a heat treatment using a non-metal for chemical reaction between the first metal contained in the first phase and the non-metal.

Das erste Metall kann Aluminium enthalten.The first metal may include aluminum.

Das Nichtmetall kann eine höhere Löslichkeit in der ersten Phase als in der zweiten Phase aufweisen und kann eine höhere Diffusionsgeschwindigkeit in der ersten Phase als in der zweiten Phase aufweisen. Das Nichtmetall kann Stickstoff oder Sauerstoff enthalten, so dass der Schritt zur selektiven Verstärkung durch eine Nitrierbehandlung oder eine Oxidationsbehandlung ausgeführt werden kann.The non-metal may have a higher solubility in the first phase than in the second phase and may have a higher diffusion rate in the first phase than in the second phase. The non-metal may contain nitrogen or oxygen, so that the selective strengthening step may be carried out by a nitriding treatment or an oxidizing treatment.

Der Schritt zur selektiven Verstärkung kann bei einer Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von 500 °C bis 1500 °C durchgeführt werden. Der Schritt zur selektiven Verstärkung kann beispielsweise durch eine Nitrierbehandlung unter Verwendung eines reaktiven Gases, das ein Ammoniakgas und ein Wasserstoffgas enthält, und des ersten Metalls, das Aluminium enthält, durchgeführt werden, so dass die Verstärkungsverbindung Aluminiumnitrid (AlN) enthalten kann. Das Wasserstoffgas kann beispielsweise in einer Menge von 10 Vol.-% oder weniger, bezogen auf insgesamt 100 Vol.-% des reaktiven Gases, enthalten sein.The selective strengthening step can be performed at a heat treatment temperature ranging from 500°C to 1500°C. The selective reinforcement step can be performed, for example, by a nitriding treatment using a reactive gas containing an ammonia gas and a hydrogen gas and the first metal containing aluminum, so that the reinforcing compound can contain aluminum nitride (AIN). The hydrogen gas may be contained, for example, in an amount of 10% by volume or less based on a total of 100% by volume of the reactive gas.

Die erste Phase kann eine Fe-reiche Phase sein, und die zweite Phase kann eine Cu-reiche Phase sein.The first phase can be an Fe-rich phase and the second phase can be a Cu-rich phase.

Die Verstärkungsverbindung kann als innere Niederschläge, die in der ersten Phase vorhanden sind, gebildet sein.The reinforcing compound may be formed as internal deposits present in the first phase.

Die Festigkeit oder Härte der ersten Phase kann größer sein als die Festigkeit oder Härte der zweiten Phase, und die Verstärkungsverbindung kann in der zweiten Phase nicht gebildet sein.The strength or hardness of the first phase may be greater than the strength or hardness of the second phase and the reinforcing compound may not be formed in the second phase.

[Vorteilhafte Effekte der Erfindung][Advantageous Effects of the Invention]

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthält eine erste Phase, die eine relativ hohe Festigkeit und Härte in einer Hoch-Entropie-Legierung aufweist, eine Verstärkungsverbindung, und eine zweite Phase, die eine relativ ausgezeichnete Verformbarkeit aufweist, enthält keine Verstärkungsverbindung, so dass die Festigkeit der ersten Phase, die eine relativ hohe Festigkeit aufweist, stark verbessert werden kann. Dementsprechend können Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit durch die erste Phase verbessert werden, während die ausgezeichnete Verformbarkeit durch die zweite Phase erhalten bleibt. Ferner wird die Verstärkungsverbindung in einem Abschnitt der Hoch-Entropie-Legierung, d. h. der ersten Phase, gebildet, was zu einer geringen Variation führt, so dass keine Verdrehung oder dergleichen auftritt, und die Verstärkungsverbindung kann bei Gussteilen, die Präzision erfordern, angewandt werden.According to an embodiment of the present disclosure, a first phase, which has relatively high strength and hardness in a high-entropy alloy, contains a reinforcing compound, and a second phase, which has relatively excellent formability, does not contain a reinforcing compound, so that the strength of the first phase, which has relatively high strength, can be greatly improved. Accordingly, strength, hardness and abrasion resistance can be improved by the first phase while excellent formability is maintained by the second phase. Further, the reinforcing compound is used in a portion of the high entropy alloy, i. H. of the first phase, resulting in little variation, so that twisting or the like does not occur, and the reinforcing compound can be applied to castings that require precision.

In diesem Fall kann in einem Verfahren zur Wärmebehandlung einer Hoch-Entropie-Legierung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung durch Ausführen eines einfachen Prozesses zur spezifischen Definition von Prozessbedingungen eines Schritts zur selektiven Verstärkung eine Hoch-Entropie-Legierung mit einer selektiv in einer ersten Phase gebildeten Verstärkungsverbindung produziert werden. Ferner kann durch Anwenden des Verfahrens zur Wärmebehandlung einer Hoch-Entropie-Legierung gemäß der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene Materialien oder Zusammensetzungen leicht eine Hoch-Entropie-Legierung mit gewünschten Eigenschaften produziert werden. Auf diese Weise kann durch Ausführen des einfachen Prozesses die Hoch-Entropie-Legierung mit ausgezeichneter Verformbarkeit, Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit produziert werden.In this case, in a method for heat treating a high entropy alloy according to an embodiment of the present disclosure, by performing a simple process for specifically defining process conditions of a selective strengthening step, a high entropy alloy having a first phase selectively formed reinforcement compound are produced. Furthermore, by applying the method for heat treating a high entropy alloy according to the present disclosure to various materials or compositions, a high entropy alloy having desired properties can be easily produced. In this way, by carrying out the simple process, the high entropy alloy excellent in formability, strength, hardness and abrasion resistance can be produced.

Figurenlistecharacter list

1 12 is a schematic diagram illustrating a structure of a high entropy alloy according to an embodiment of the present disclosure.
2 FIG. 12 is a flowchart illustrating a method for heat treating a high entropy alloy according to an embodiment of the present disclosure.
3A and 3B are diagrams showing a method of heat treating the high entropy alloy of 2 represent.
4 12 is a diagram explaining an optimum heat treatment temperature in a method for heat treatment of a high entropy alloy according to an embodiment of the present disclosure.
5 12 is a diagram explaining a principle of forming a reinforcing compound and the like according to a diffusion speed in a method for heat treatment of a high-entropy alloy according to an embodiment of the present disclosure.
6 13 is a diagram showing field emission scanning electron microscope (FE-SEM)/energy dispersive spectrometer (EDS) images of a high entropy alloy material used in Examples 1 to 3. FIG.
7 FIG. 12 is a diagram showing optical micrographs of a cross section of a high-entropy alloy according to Example 1. FIG.
8th FIG. 12 is a diagram showing optical micrographs of a cross section of a high-entropy alloy according to Example 2. FIG.
9 FIG. 12 is a diagram showing optical micrographs of a cross section of a high-entropy alloy according to Example 3. FIG.
10 FIG. 14 is a diagram showing FE-SEM/EDS images of the high entropy alloy according to Example 1. FIG.
11 FIG. 12 is a diagram showing FE-SEM/EDS images of the high entropy alloy according to Example 2. FIG.
12 FIG. 12 is a diagram showing FE-SEM/EDS images of the high entropy alloy according to Example 3. FIG.
13 13 is a graph showing nitrogen content according to depth from a surface in a high entropy alloy material (comparative example) and the high entropy alloy according to Examples 1 to 3.
14 FIG. 14 is a graph showing the content of each element according to depth from a surface in the high entropy alloy according to Example 1. FIG.
15 FIG. 14 is a graph showing the content of each element according to the depth from a surface in the high entropy alloy according to Example 2. FIG.
16 FIG. 14 is a graph showing the content of each element according to depth from a surface in the high entropy alloy according to Example 3. FIG.
17 FIG. 14 is a graph showing the hardness of the high entropy alloy material (comparative example) and the high entropy alloy according to Examples 1 to 3. FIG.
18 13 is a diagram showing wear trace images obtained after conducting an abrasion resistance test on the high-entropy alloy material (comparative example) and the high-entropy alloy according to Examples 1 to 3. FIG.
19 FIG. 12 is a diagram showing optical micrographs of a cross section of the high-entropy alloy according to Example 2. FIG.

[Art und Weise der Erfindung][Mode of Invention]

Nachstehend werden eine Hoch-Entropie-Legierung und ein Verfahren zu deren Wärmebehandlung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Einzelnen beschrieben. Es ist zu verstehen, dass, obwohl die Begriffe, die Begriffe „erster“, „zweiter“ usw. hier verwendet sein können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden sollten.Hereinafter, a high entropy alloy and a method for heat treatment thereof according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that although the terms, the terms "first", "second", etc., may be used herein to describe various elements, these elements should not be limited by these terms.

1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Struktur einer Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 1 stellt verschiedene Beispiele für die Struktur der Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dar. Zur Bezugnahme ist in 1 dargestellt, dass zum besseren Verständnis der Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die Hoch-Entropie-Legierung 10 eine erste Phase 20 und eine zweite Phase 20, die die gleiche Größe und quadratische Form besitzen, aufweist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die in der Hoch-Entropie-Legierung enthaltene erste Phase 20 und zweite Phase 30 können unterschiedliche Größen besitzen. Ferner kann die Hoch-Entropie-Legierung 10 erste Phasen 20 und/oder zweite Phasen 30 aufweisen, die mehrfach vorhanden sind und in verschiedene Größen und Formen geändert werden können, und dergleichen. Beispielsweise können in der Hoch-Entropie-Legierung 10 die erste Phase 20 und die zweite Phase 30 amorphe Formen oder eine Mischform daraus aufweisen. 1 12 is a schematic diagram illustrating a structure of a high entropy alloy 10 according to an embodiment of the present disclosure. 1 FIG. 12 illustrates various examples of the structure of the high entropy alloy 10 according to an embodiment of the present disclosure. For reference, FIG 1 It is shown that to better understand the high entropy alloy 10 according to an embodiment of the present disclosure, the high entropy alloy 10 has a first phase 20 and a second phase 20 having the same size and square shape. However, the present disclosure is not limited to this, and the first phase 20 and second phase 30 included in the high entropy alloy may have different sizes. Further, the high entropy alloy 10 may have first phases 20 and/or second phases 30 that are plural and can be changed into various sizes and shapes, and the like. For example, in the high entropy alloy 10, the first phase 20 and the second phase 30 may have amorphous forms or a mixed form thereof.

In dieser Spezifikation ist die Hoch-Entropie-Legierung 10 ein Begriff, der zur Unterscheidung von einer Nieder-Entropie-Legierung verwendet ist und sich allgemein auf eine Legierung, die eine Entropie auf einem vorgegebenen Niveau oder höher aufweist, beziehen kann. Beispielsweise kann die Hoch-Entropie-Legierung 10 nicht nur eine Legierung, die im Allgemeinen als eine Hoch-Entropie-Legierung mit einer Entropie von 1,5R oder höher bezeichnet wird, sondern auch eine Legierung, die im Allgemeinen als Mittel-Entropie-Legierung mit einer Entropie von 1,0R oder höher bezeichnet wird, enthalten. Das heißt, die Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann eine Entropie von 1,0R oder mehr aufweisen.In this specification, high entropy alloy 10 is a term used to distinguish from a low entropy alloy and can generally refer to an alloy having an entropy at a predetermined level or higher. For example, the high entropy alloy 10 may include not only an alloy generally referred to as a high entropy alloy having an entropy of 1.5R or higher but also an alloy generally referred to as a medium entropy alloy with an entropy of 1.0R or higher. That is, the high entropy alloy 10 according to this embodiment of the present disclosure may have an entropy of 1.0R or more.

Bezug nehmend auf 1 kann die Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß dieser Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung die erste Phase 20 und die zweite Phase 30 enthalten, die Eisen und Kupfer bzw. Eisen und ein erstes Metall, das nicht Kupfer ist, enthalten und unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. In diesem Fall wird eine Verstärkungsverbindung 22, die durch chemische Bindung des ersten Metalls und eines Nichtmetalls gebildet wird, selektiv in die erste Phase 20 aufgenommen, ohne dass sie in der zweiten Phase 30 gebildet wird. In dieser Ausführungsform kann die Hoch-Entropie-Legierung 10 beispielsweise als Zweiphasenlegierung mit einer ersten Phase 20 und einer zweiten Phase 20, die unterschiedliche Materialien oder Zusammensetzungen enthalten, gebildet sein.Referring to 1 According to this embodiment of the present disclosure, the high entropy alloy 10 may include the first phase 20 and the second phase 30 that include iron and copper and iron and a first metal other than copper, respectively, and have different compositions. In this case, a reinforcing compound 22 formed by chemically bonding the first metal and a non-metal is selectively incorporated into the first phase 20 without being formed in the second phase 30. FIG. In this embodiment, the high entropy alloy 10 may be formed, for example, as a two-phase alloy having a first phase 20 and a second phase 20 containing different materials or compositions.

Hier können die erste Phase 20 und die zweite Phase 30 Legierungen sein, die Eisen und Kupfer enthalten, wobei die erste Phase 20 eine Fe-reiche Phase sein kann und die zweite Phase 30 eine Cu-reiche Phase sein kann. Da in Kupfer und Eisen eine metastabile Flüssigphasentrennung stattfindet, werden die erste Phase 20, die die Fe-reiche Phase ist, und die zweite Phase 20, die die Cu-reiche Phase ist, in der Hoch-Entropie-Legierung 10 gemischt. Ferner kann das erste Metall, das sowohl in der ersten Phase 20 als auch in der zweiten Phase 30 enthalten ist, Aluminium enthalten, und das Nichtmetall, das an das erste Metall in der ersten Phase 20 gebunden ist, um eine Verstärkungsverbindung 22 zu bilden, kann Stickstoff oder Sauerstoff sein. Dementsprechend kann die Verstärkungsverbindung 22 Aluminiumnitrid AlN oder Aluminiumoxid AlOx. enthalten, was später mit mehr Einzelheiten beschrieben wird.Here, the first phase 20 and the second phase 30 can be alloys containing iron and copper, where the first phase 20 can be an Fe-rich phase and the second phase 30 can be a Cu-rich phase. Since metastable liquid phase separation occurs in copper and iron, the first phase 20 which is the Fe-rich phase and the second phase 20 which is the Cu-rich phase are mixed in the high-entropy alloy 10. Further, the first metal contained in both the first phase 20 and the second phase 30 may contain aluminum and the non-metal bound to the first metal in the first phase 20 to form a reinforcing compound 22. can be nitrogen or oxygen. Accordingly, the reinforcing compound 22 may be aluminum nitride AlN or aluminum oxide AlOx. included, which will be described later in more detail.

In dieser Spezifikation kann die Fe-reiche Phase eine Phase sein, in der der Eisengehalt (z. B. At.-%) unter mehreren darin enthaltenen Materialien (z. B. Elementen) am höchsten ist, und die Cu-reiche Phase kann eine Phase sein, in der der Kupfergehalt (z. B. At.-%) unter mehreren darin enthaltenen Materialien (z. B. Elementen) am höchsten ist. Alternativ kann in dieser Spezifikation unter den beiden Phasen in der eisen- und kupferhaltigen Legierung eine Phase mit einem relativ höheren Eisengehalt und einem relativ niedrigeren Kupfergehalt die Fe-reiche Phase sein, und eine Phase mit einem relativ niedrigeren Eisengehalt und einem relativ höheren Kupfergehalt kann die Cu-reiche Phase sein. Das heißt, die Fe-reiche Phase und die Cu-reiche Phase können kein absolutes Konzept, sondern ein relatives Konzept sein.In this specification, the Fe-rich phase may be a phase in which the iron content (e.g. at%) is highest among plural materials (e.g. elements) contained therein, and the Cu-rich phase may be a phase in which the copper content (e.g. at%) is highest among several materials (e.g. elements) contained therein. Alternatively, in this specification, among the two phases in the iron and copper alloy, a phase with a relatively higher iron content and a relatively lower copper content can be the Fe-rich phase, and a phase with a relatively lower iron content and a relatively higher copper content can be the be Cu-rich phase. That is, the Fe-rich phase and the Cu-rich phase cannot be an absolute concept but a relative concept.

Ferner kann die Hoch-Entropie-Legierung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Berücksichtigung verschiedener Eigenschaften ferner wenigstens eines aus Mangan, Chrom, Nickel, Kohlenstoff, Silizium und Phosphor enthalten. Zusätzlich kann die Hoch-Entropie-Legierung ferner ein Element zum Erniedrigen eines Schmelzpunkts (Material zum Erniedrigen eines Schmelzpunkts) enthalten, und das Element zum Erniedrigen eines Schmelzpunkts kann Kohlenstoff, Silizium, Phosphor, Mangan und dergleichen enthalten.Further, the high entropy alloy according to the embodiment of the present disclosure may further contain at least one of manganese, chromium, nickel, carbon, silicon, and phosphorus in consideration of various properties. In addition, the high-entropy alloy may further contain a melting point depressing element (melting point depressing material), and the melting point depressing element may contain carbon, silicon, phosphorus, manganese and the like.

Eisen ist billig und besitzt eine ausgezeichnete Festigkeit, Verformbarkeit usw., und seine Festigkeit und Härte ändern sich je nach Phasenstruktur erheblich, so dass Eisen leicht so angepasst werden kann, dass es die gewünschten Eigenschaften in der Hoch-Entropie-Legierung aufweist. Kupfer besitzt einen niedrigen Schmelzpunkt und zeigt eine ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit. Ferner ist Kupfer nicht mit Eisen vermischt, was eine Zweiphasenstruktur mit der Fe-reichen Phase und der Cu-reichen Phase ermöglicht, so dass Kupfer zum Bilden der Hoch-Entropie-Legierung, die sowohl die Eisen- als auch die Kupfereigenschaften verbessern kann, geeignet ist.Iron is cheap and has excellent strength, ductility, etc., and its strength and hardness change significantly depending on the phase structure, so iron can be easily adjusted to have the desired properties in the high-entropy alloy. Copper has a low melting point and exhibits excellent electrical and thermal conductivity. Further, copper is not mixed with iron, enabling a two-phase structure with the Fe-rich phase and the Cu-rich phase, so that copper is suitable for forming the high-entropy alloy that can improve both the iron and copper properties is.

Wie vorstehend beschrieben enthält die Hoch-Entropie-Legierung gemäß der Ausführungsform vorliegenden Offenbarung Eisen und Kupfer, die sich nicht gut miteinander vermischen und daher nur schwer zu einer Legierung verarbeitet werden können, sofern nicht ein anderes Metall und dergleichen enthalten ist. Dementsprechend kann, um eine Phasentrennung zwischen Eisen und Kupfer zu verhindern, die Legierung mit Aluminium, Mangan, Nickel und dergleichen, die eine vorgegebene oder eine höhere Feststofflöslichkeit aufweisen, gebildet werden. Dementsprechend besitzt die Hoch-Entropie-Legierung eine Fe-reiche Phase und eine Cu-reiche Phase, wobei das Verhältnis zwischen der Fe-reichen Phase und der Cu-reichen Phase in Abhängigkeit von den Mengen von Eisen und Kupfer variieren kann. Die Hoch-Entropie-Legierung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist beispielsweise eine Zweiphasenstruktur mit der Fe-reichen Phase und der Cu-reichen Phase auf, wobei die Fe-reiche Phase in einem höheren Volumenprozentanteil als die Cu-reiche Phase vorhanden ist, so dass die Legierung die Fe-reiche Phase als eine Hauptphase aufweist und die Cu-reiche Phase als Teil davon vorhanden sein kann. Auf diese Weise kann eine Entmischung verhindert werden, so dass die Hoch-Entropie-Legierung eine einheitliche Zusammensetzung mit hoher Festigkeit, Verarbeitbarkeit, Gießbarkeit und Benetzbarkeit aufweisen kann.As described above, the high-entropy alloy according to the embodiment of the present disclosure contains iron and copper, which do not mix well with each other and therefore are difficult to alloy unless another metal and the like is contained. Accordingly, in order to prevent phase separation between iron and copper, the alloy may be formed with aluminum, manganese, nickel and the like having a given or higher solid solubility. Accordingly, the high-entropy alloy has an Fe-rich phase and a Cu-rich phase, and the ratio between the Fe-rich phase and the Cu-rich phase may vary depending on the amounts of iron and copper. For example, the high entropy alloy according to the embodiment of the present disclosure has a two-phase structure including the Fe-rich phase and the Cu-rich phase, wherein the Fe-rich phase is present in a higher volume percentage than the Cu-rich phase, so that the alloy has the Fe-rich phase as a main phase and the Cu-rich phase can be present as a part thereof. In this way, segregation can be prevented, so that the high entropy alloy can have a uniform composition with high strength, workability, castability and wettability.

Zusätzlich ist Aluminium ein leichtes Element (leichtes Material) und ein Element mit niedrigem Schmelzpunkt (Material mit niedrigem Schmelzpunkt) und wird mit Eisen gemischt, um eine kubisch-raumzentrierte Struktur zu bilden. Aluminium kann die Härte, Abriebfestigkeit, Festigkeit und dergleichen verbessern, während es die Verformbarkeit reduziert. Wenn es mit Eisen gemischt ist, kann Mangan sowohl die Festigkeit als auch die Verformbarkeit verbessern. Darüber hinaus kann, wie vorstehend beschrieben, die Verstärkungsverbindung 22 selektiv in der ersten Phase 20 durch selektive Nitrierung oder Oxidation in der ersten Phase gebildet werden, was später mit mehr Einzelheiten beschrieben wird. Mangan besitzt einen niedrigeren Schmelzpunkt als Eisen und kann als Element zum Erniedrigen eines Schmelzpunkts der Hoch-Entropie-Legierung wirken, wodurch die Fließfähigkeit und Gießbarkeit der Hoch-Entropie-Legierung verbessert wird. Wenn es mit Eisen gemischt ist, kann Chrom einen Chromoxidfilm auf dem Eisen oder der Fe-reichen Phase bilden und ferner dadurch die Korrosionsbeständigkeit verbessern. Chrom kann in der Hoch-Entropie-Legierung enthalten sein oder nicht. Nickel kann die Feststofflöslichkeit von Kupfer in der Fe-reichen Phase erhöhen, wodurch eine Menge des Kupfers in der Gesamtmenge der Hoch-Entropie-Legierung reduziert wird. Dementsprechend können die Materialkosten gesenkt werden, indem die Menge an Kupfer, das relativ teuer ist, reduziert wird und die Menge an Eisen, das relativ billig ist, erhöht wird. Ferner kann die Schmelztemperatur erniedrigt werden, und die Korrosionsbeständigkeit in einem Herstellungsprozess der Hoch-Entropie-Legierung kann verbessert werden.In addition, aluminum is a light element (light material) and a low melting point element (low melting point material), and is mixed with iron to form a body-centered cubic structure. Aluminum can improve hardness, abrasion resistance, strength and the like while reducing ductility. When mixed with iron, manganese can improve both strength and ductility. Additionally, as described above, the gain compound 22 may be selectively formed in the first phase 20 by selective nitration or oxidation in the first phase, which will be described later in more detail. Manganese has a lower melting point than iron and can act as an element for lowering a melting point of the high entropy alloy, thereby improving fluidity and castability of the high entropy alloy. When mixed with iron, chromium can form a chromium oxide film on the iron or Fe-rich phase, further thereby improving corrosion resistance. Chrome can Entropy alloy may or may not be included. Nickel can increase the solid solubility of copper in the Fe-rich phase, thereby reducing an amount of the copper in the total amount of the high entropy alloy. Accordingly, the material cost can be reduced by reducing the amount of copper, which is relatively expensive, and increasing the amount of iron, which is relatively inexpensive. Further, the melting temperature can be lowered, and corrosion resistance in a manufacturing process of the high entropy alloy can be improved.

Ferner können Silizium, Kohlenstoff, Phosphor, Mangan und dergleichen einen Schmelzpunkt der Hoch-Entropie-Legierung erniedrigen, wodurch eine ausgezeichnete Fließfähigkeit, Benetzbarkeit und niedrige Hochtemperaturviskosität während eines Herstellungsprozesses der Hoch-Entropie-Legierung erreicht wird. Dementsprechend kann die Gießbarkeit verbessert sein. Hier kann, falls Silizium als Element mit niedrigem Schmelzpunkt enthalten ist, die Gießbarkeit verbessert sein, und ein Oxid kann gebildet werden, um die Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Falls Kohlenstoff als Element mit niedrigem Schmelzpunkt enthalten ist, kann der Schmelzpunkt effektiv erniedrigt sein. Falls Phosphor als Element mit niedrigem Schmelzpunkt enthalten ist, kann der Schmelzpunkt sogar bei Verwenden einer geringen Menge von Phosphor effektiv erniedrigt sein.Further, silicon, carbon, phosphorus, manganese, and the like can lower a melting point of the high entropy alloy, thereby achieving excellent fluidity, wettability, and low high-temperature viscosity during a manufacturing process of the high entropy alloy. Accordingly, castability can be improved. Here, if silicon is contained as a low-melting-point element, castability can be improved, and an oxide can be formed to improve corrosion resistance. If carbon is contained as a low-melting point element, the melting point can be effectively lowered. If phosphorus is contained as a low melting point element, the melting point can be effectively lowered even using a small amount of phosphorus.

Beispielsweise können die Hoch-Entropie-Legierungsmaterialien in der Hoch-Entropie-Legierung 10, mit Ausnahme eines Nichtmetalls (Stickstoff oder Sauerstoff), das in der Verstärkungsverbindung 22 enthalten ist, 15 At.-% bis 80 At.-% Eisen, 1 At.-% bis 30 At.-% Kupfer, 5 At.-% bis 20 At.-% Aluminium, 0 At.-% bis 20 At.-% Nickel, 0 At.-% bis 30 At.-% (z. B. 0,1 At.-% bis 30 At.-%, z. B. 5 At.-% bis 30 At.-%) Mangan, 0 At.-% bis 15 At.-% (z. B. 2 At.-% bis 15 At.-%) Chrom, 0 At.-% bis 5 At.-% (z. B. 3 At.-% bis 5 At.-%) Kohlenstoff, 0 At.- % bis 2 At.-% (z. B. 1 At.-% bis 2 At.-%) Silizium, 0 At.-% bis 2 At.-% (z. B. 0 At.-% bis 1 At.- %) Phosphor, und andere Elemente oder unvermeidbare Verunreinigungen enthalten. Diese Bereiche sind definiert, um die Verformbarkeit, Festigkeit, Härte, Korrosionsbeständigkeit, Gießbarkeit und dergleichen der Hoch-Entropie-Legierung zu verbessern. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die vorstehend genannten Elemente und Mengen beschränkt. Dementsprechend können ferner auch andere Elemente oder Materialien als die vorstehenden Elemente oder Materialien enthalten sein, und die Mengen jedes Elements oder Materials können unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Hoch-Entropie-Legierung variieren.For example, the high entropy alloy materials in the high entropy alloy 10 excluding a nonmetal (nitrogen or oxygen) contained in the reinforcing compound 22 may be 15 at% to 80 at% iron, 1 at% % to 30 at% copper, 5 at% to 20 at% aluminum, 0 at% to 20 at% nickel, 0 at% to 30 at% (e.g e.g. 0.1 at% to 30 at%, e.g. 5 at% to 30 at%) manganese, 0 at% to 15 at% (e.g 2 at.% to 15 at.% Chromium, 0 at.% to 5 at.% (e.g. 3 at.% to 5 at.%) Carbon, 0 at.% to 2 at.% (e.g. 1 at.% to 2 at.%) silicon, 0 at.% to 2 at.% (e.g. 0 at.% to 1 at. - %) phosphorus, and other elements or unavoidable impurities. These ranges are defined to improve formability, strength, hardness, corrosion resistance, castability and the like of the high entropy alloy. However, the present disclosure is not limited to the above elements and amounts. Accordingly, elements or materials other than the above elements or materials may be further contained, and the amounts of each element or material may vary in consideration of the properties of the high-entropy alloy.

Hier ist die erste Phase 20 als Fe-reiche Phase gebildet, die mehr Eisen als Kupfer enthält und dadurch eine größere Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit zeigt als die zweite Phase 30, und die zweite Phase 30 ist als Cu-reiche Phase gebildet, die mehr Kupfer als Eisen enthält und dadurch eine ausgezeichnete Verformbarkeit zeigt. In diesem Fall kann die erste Phase 20, die eine relativ größere Festigkeit oder Härte aufweist, ferner selektiv die Verstärkungsverbindung 22 enthalten, um die erste Phase 20, die eine größere Festigkeit oder Härte aufweist, selektiv zu verstärken oder zu verfestigen. Die erste Phase 20 kann beispielsweise einen doppelt so hohen Härtewert aufweisen als die zweite Phase 30. Dementsprechend können Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit durch die erste Phase 20 effektiv verbessert werden.Here, the first phase 20 is formed as an Fe-rich phase that contains more iron than copper and thereby exhibits greater strength, hardness, and abrasion resistance than the second phase 30, and the second phase 30 is formed as a Cu-rich phase that contains more Contains copper as iron and thus exhibits excellent formability. In this case, the first phase 20 having a relatively greater strength or hardness may further selectively include the reinforcing compound 22 to selectively reinforce or strengthen the first phase 20 having a greater strength or hardness. The first phase 20 can, for example, have a hardness value twice as high as that of the second phase 30. Accordingly, the first phase 20 can effectively improve strength, hardness and abrasion resistance.

Ferner kann die Verstärkungsverbindung 22 in der zweiten Phase 30 nicht enthalten sein. Dementsprechend kann eine Reduktion der Festigkeit und der Abriebfestigkeit der zweiten Phase 30 durch selektives Verstärken der ersten Phase 20 verhindert werden, während die ausgezeichnete Verformbarkeit der zweiten Phase 30 erhalten bleibt. In einem weiteren Beispiel kann die Verstärkungsverbindung 22 in der zweiten Phase 30 enthalten sein, und selbst in diesem Fall kann die in der zweiten Phase 30 enthaltene Verstärkungsverbindung 22 in einer geringeren Menge, tatsächlich in einer sehr geringen Menge, als die in der ersten Phase 20 vorhandene Verstärkungsverbindung 22 vorhanden sein.Further, the reinforcement link 22 may not be included in the second phase 30 . Accordingly, reduction in strength and abrasion resistance of the second phase 30 can be prevented by selectively reinforcing the first phase 20 while maintaining excellent formability of the second phase 30 . In another example, the reinforcing compound 22 can be included in the second phase 30, and even in this case the reinforcing compound 22 can be included in the second phase 30 in a lesser amount, indeed a very small amount, than that in the first phase 20 existing reinforcement connection 22 may be present.

In diesem Fall ist der Grund dafür, dass die Verstärkungsverbindung 22 selektiv in der ersten Phase 20 enthalten ist, dass die Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung 10 unter einer spezifischen Bedingung durchgeführt wird, indem ein Unterschied in den Eigenschaften der ersten Phase 20 und der zweiten Phase 30 berücksichtigt wird, was später in einem Wärmebehandlungsverfahren der Hoch-Entropie-Legierung 10 in weiteren Einzelheiten beschrieben wird.In this case, the reason that the reinforcing compound 22 is selectively included in the first phase 20 is that the heat treatment of the high-entropy alloy 10 is performed under a specific condition by a difference in properties of the first phase 20 and the second phase 30, which will be described later in a heat treatment process of the high entropy alloy 10 in more detail.

Wie vorstehend beschrieben, kann Aluminium als das erste in der Verstärkungsverbindung 22 enthaltene Metall verwendet sein, und Stickstoff oder Sauerstoff können als Nichtmetall verwendet sein. Dies liegt daran, dass Aluminium ein Element ist, das ermöglicht, dass eine chemische Behandlung (z. B. Nitrierung oder Oxidation) selektiv in einem Ellingham-Diagramm stattfindet, ohne eine unerwünschte Veränderung der Eigenschaften zu verursachen. Das heißt, Aluminium ist ein Element, das in der ersten Phase 10, die als die Fe-reiche Phase gebildet ist, selektiv nitriert oder oxidiert wird, ohne dass es in der zweiten Phase 20, die als die Cu-reiche Phase gebildet ist, nitriert oder oxidiert wird.As described above, aluminum can be used as the first metal included in the reinforcing compound 22, and nitrogen or oxygen can be used as the non-metal. This is because aluminum is an element that allows a chemical treatment (e.g. nitration or oxidation) to take place selectively in an Ellingham diagram without causing an undesirable change in properties. That is, aluminum is an element that is selectively nitrided or oxidized in the first phase 10 formed as the Fe-rich phase without being nitrided or oxidized in the second phase 20 formed as the Cu-rich phase. is nitrated or oxidized.

Ferner kann als das Nichtmetall ein Element verwendet sein, das eine höhere Löslichkeit in der ersten Phase 20 als in der zweiten Phase 30 aufweist und eine höhere Diffusionsgeschwindigkeit in der ersten Phase 20 als in der zweiten Phase 30 aufweist, und Stickstoff oder Sauerstoff ist ein Element, das solche Eigenschaften erfüllt. Dementsprechend ist Stickstoff oder Sauerstoff in der ersten Phase 20 in größerer Menge vorhanden und diffundiert schneller, und dadurch wird ermöglicht, dass die Verstärkungsverbindung 22 in der ersten Phase 20 leicht gebildet werden kann.Further, as the non-metal, an element that has a higher solubility in the first phase 20 than in the second phase 30 and has a higher diffusion speed in the first phase 20 than in the second phase 30 can be used, and nitrogen or oxygen is an element , which satisfies such properties. Accordingly, nitrogen or oxygen is present in a larger amount in the first phase 20 and diffuses faster, thereby enabling the reinforcing compound 22 in the first phase 20 to be formed easily.

Dementsprechend kann die Verstärkungsverbindung 22 aus einem Oxid oder Nitrid gebildet sein. Insbesondere kann die Verstärkungsverbindung 22 aus einem Aluminiumoxid oder Aluminiumnitrid gebildet sein. Die aus Keramik gebildete Verstärkungsverbindung 22 kann die Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit effektiv verbessern. Wenn die Verstärkungsverbindung 22 beispielsweise aus einem Aluminiumnitrid gebildet ist, kann eine Nitrierungsbehandlung durchgeführt werden, um eine unerwünschte Veränderung der Eigenschaften zu minimieren, während die Verstärkungsverbindung 22 selektiv in der ersten Phase 20 stabil gebildet wird, wodurch Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit verbessert werden.Accordingly, the reinforcing compound 22 may be formed of an oxide or nitride. In particular, the reinforcing compound 22 can be formed from an aluminum oxide or aluminum nitride. The reinforcing joint 22 formed of ceramics can effectively improve strength, hardness and abrasion resistance. For example, when the reinforcing compound 22 is formed of an aluminum nitride, a nitriding treatment may be performed to minimize an undesirable change in properties while selectively forming the reinforcing compound 22 in the first phase 20 stably, thereby improving strength, hardness, and abrasion resistance.

Bezug nehmend auf (a) von 1 kann die Verstärkungsverbindung 22 als mehrere innere Niederschläge gebildet sein, die mit gleichmäßiger Verteilung und Größe in der ersten Phase 20 verstreut sind. Wie vorstehend beschrieben kann, falls die mehreren inneren Niederschläge gleichförmig und gleichmäßig verteilt sind, die Festigkeit und Härte der ersten Phase 20 effektiv verbessert sein, so dass sie zur Verstärkung oder Verfestigung der ersten Phase geeignet ist. Das heißt, durch Ermöglichen, dass Sauerstoff oder Stickstoff tief in die erste Phase 20 diffundiert, und durch einheitliches und gleichmäßiges Bilden der Verstärkungsmasse 22 tief in der ersten Phase 20 kann die Abriebfestigkeit der Hoch-Entropie-Legierung 10 erheblich verbessert sein. Das liegt daran, dass dann, wenn die Verstärkungsverbindung 22 auf der Oberfläche der ersten Phase 20 oder in geringer Tiefe innerhalb der ersten Phase gebildet ist, ein Abschnitt, in dem keine Verstärkungsverbindung 22 vorhanden ist, aufgrund von Abrieb freigelegt wird, so dass es schwierig ist, Abriebfestigkeit zu erreichen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Verstärkungsverbindung 20 kann in der ersten Phase 20 in verschiedenen Formen gebildet sein.Referring to (a) of 1 For example, the reinforcing compound 22 may be formed as a plurality of internal deposits scattered in the first phase 20 with uniform distribution and size. As described above, if the plurality of internal precipitates are distributed uniformly and evenly, the strength and hardness of the first phase 20 can be effectively improved, so that it is suitable for strengthening or strengthening the first phase. That is, by allowing oxygen or nitrogen to diffuse deep into the first phase 20 and forming the reinforcing mass 22 deep in the first phase 20 uniformly and uniformly, the abrasion resistance of the high entropy alloy 10 can be significantly improved. This is because when the reinforcing compound 22 is formed on the surface of the first phase 20 or at a shallow depth within the first phase, a portion where there is no reinforcing compound 22 is exposed due to abrasion, making it difficult is to achieve abrasion resistance. However, the present disclosure is not limited thereto, and the reinforcing link 20 may be formed in various shapes in the first phase 20 .

In einem anderen Beispiel kann, Bezug nehmend auf (b) von 1, die Verstärkungsverbindung 22 einen ersten Verstärkungsniederschlag 22a, der nahe der Oberfläche der ersten Phase 20 gebildet ist und eine erste Größe (z. B. eine erste mittlere Größe) aufweist, und einen zweiten Verstärkungsniederschlag 22b, der innerhalb der ersten Phase gebildet ist und eine zweite Größe (z. B. eine erste mittlere Größe), die größer als die erste Größe ist, aufweist, enthalten. Dies resultiert aus den Prozessbedingungen des Wärmebehandlungsverfahrens zum Bilden der Verstärkungsverbindung 22, einer unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeit des Nichtmetalls und dergleichen. Selbst in diesem Fall werden die ersten Verstärkungsniederschläge 22a in feiner Form nahe der Oberfläche der Hoch-Entropie-Legierung 10 gebildet, wodurch die Härte und Abriebfestigkeit nahe der Oberfläche der Hoch-Entropie-Legierung 10 verbessert wird.In another example, referring to (b) of 1 , the reinforcement compound 22 has a first reinforcement precipitate 22a formed near the surface of the first phase 20 and having a first size (e.g., a first average size), and a second reinforcement precipitate 22b formed within the first phase and having a second size (e.g., a first mean size) larger than the first size. This results from the process conditions of the heat treatment method for forming the reinforcing joint 22, a different diffusion speed of the non-metal, and the like. Even in this case, the first reinforcement precipitates 22a are formed in a fine form near the surface of the high entropy alloy 10, whereby hardness and abrasion resistance near the surface of the high entropy alloy 10 are improved.

In noch einem weiteren Beispiel kann, unter Bezugnahme auf (c) von 1, die Verstärkungsverbindung 22 teilweise nahe der Oberfläche der ersten Phase 20 gebildet sein. Alternativ kann die Verstärkungsverbindung 22 sogar an einem inneren Abschnitt der ersten Phase 20 gebildet sein, ist jedoch in einer kleinen Menge oder Anzahl gebildet, so dass die Verstärkungsverbindung 22 dichter als der innere Abschnitt der ersten Phase 20 gebildet sein kann. Dies resultiert aus den Prozessbedingungen des Wärmebehandlungsverfahrens zum Bilden der Verstärkungsverbindung 22, einer unterschiedlichen Diffusionsgeschwindigkeit des Nichtmetalls und dergleichen. Selbst in diesem Fall werden die ersten Verstärkungsniederschläge 22a nahe der Oberfläche der Hoch-Entropie-Legierung 10 gebildet, wodurch die Härte und Abriebfestigkeit nahe der Oberfläche der Hoch-Entropie-Legierung 10 verbessert wird.In yet another example, with reference to (c) of 1 , the reinforcing link 22 may be partially formed near the surface of the first phase 20. FIG. Alternatively, the reinforcing joint 22 may be formed even at an inner portion of the first phase 20, but is formed in a small amount or number, so that the reinforcing joint 22 may be formed denser than the inner portion of the first phase 20. This results from the process conditions of the heat treatment method for forming the reinforcing joint 22, a different diffusion speed of the non-metal, and the like. Even in this case, the first reinforcement precipitates 22a are formed near the surface of the high entropy alloy 10, whereby the hardness and abrasion resistance near the surface of the high entropy alloy 10 are improved.

In noch einem weiteren Beispiel kann, Bezug nehmend auf (d) von 1, die Verstärkungsverbindung 22 einen niederschlagsförmigen Abschnitt 221 in Form von inneren Niederschlägen und einen Schichtabschnitt 222 mit einer Schichtform (z. B. Filmform), die auf der Oberfläche der ersten Phase gebildet ist, enthalten.In yet another example, referring to (d) of 1 , the reinforcing compound 22 includes a precipitate-shaped portion 221 in the form of internal precipitates and a layer portion 222 having a layer shape (e.g. film shape) formed on the surface of the first phase.

Obwohl in (d) von 1 dargestellt ist, dass die Verstärkungsverbindung 22 den niederschlagsförmigen Abschnitt 221 und den Schichtabschnitt 222 enthält, ist es auch möglich, dass die Verstärkungsverbindung 22 nur den Schichtabschnitt 222 ohne den niederschlagsförmigen Abschnitt 221 enthält. Ferner kann, obwohl in (d) von 1 dargestellt ist, dass der Schichtabschnitt 222 über die gesamte Oberfläche der ersten Phase 20 gebildet ist, der Schichtabschnitt 222 auch teilweise auf der Oberfläche der ersten Phase 20 gebildet sein, wie in (e) von 1 dargestellt. Zusätzlich kann, obwohl in (a) und (d) von 1 dargestellt ist, dass eine zusätzliche Verbindungsschicht 32 nicht auf der Oberfläche der zweiten Phase 30 gebildet ist, die zusätzliche Verbindungsschicht 32 in einer Schichtform auf der Oberfläche der zweiten Phase 30 gebildet sein, wie in e) von 1 dargestellt. Die zusätzliche Verbindungsschicht 32 kann ein Material (z. B. Mangannitrid usw.) sein, das durch chemische Bindung zwischen einem Metall, mit Ausnahme des ersten Metalls (d. h. Aluminium) unter den in der zweiten Phase 30 enthaltenen Metallen, und einem Nichtmetall (d. h. Stickstoff oder Sauerstoff) während der Wärmebehandlung zum Bilden der Verstärkungsverbindung 22 gebildet wird. Alternativ kann die zusätzliche Verbindungsschicht 32 ein Material (z. B. Mangannitrid usw.) sein, das durch chemische Bindung zwischen dem in der zweiten Phase 30 enthaltenen Aluminium und dem Nichtmetall (d. h. Stickstoff oder Sauerstoff) während der Wärmebehandlung zum Bilden der Verstärkungsverbindung 22 gebildet wird, wobei in diesem Fall die zusätzliche Verbindungsschicht 32 nicht als innere Niederschläge gebildet sein kann, sondern nur auf der Oberfläche der zweiten Phase gebildet sein kann. Die zusätzliche Verbindungsschicht 32 kann die Härte und Abriebfestigkeit auf der Oberfläche der zweiten Phase 30 geringfügig verbessern. Obwohl in (e) von 1 dargestellt ist, dass die zusätzliche Verbindungsschicht 32 teilweise auf der Oberfläche der zweiten Phase 30 gebildet ist, kann die zusätzliche Verbindungsschicht 32 auch über die gesamte Oberfläche der zweiten Phase 30 gebildet sein, wie in (e) von 1 dargestellt. Zusätzlich können die Verstärkungsverbindung 22, die zusätzliche Verbindungsschicht 32 und dergleichen auf verschiedene Weise modifiziert werden.Although in (d) of 1 For example, while the reinforcing compound 22 is illustrated as including the deposited portion 221 and the layered portion 222 , it is also possible for the reinforcing compound 22 to include only the layered portion 222 without the deposited portion 221 . Furthermore, although in (d) of 1 illustrated that the layer portion 222 is formed over the entire surface of the first phase 20, the layer portion 222 may also be partially formed on the surface of the first phase 20 as in (e) of FIG 1 shown. Additionally, although in (a) and (d) of 1 shown that an additional bonding layer 32 is not formed on the surface of the second phase 30, the additional bonding layer 32 may be formed in a layered form on the surface of the second phase 30 as in e) of FIG 1 shown. The additional bonding layer 32 may be a material (e.g., manganese nitride, etc.) formed by chemical bonding between a metal other than the first metal (ie, aluminum) among metals included in the second phase 30, and a nonmetal (ie, nitrogen or oxygen) during the heat treatment to form the reinforcing link 22. Alternatively, the additional bonding layer 32 may be a material (e.g., manganese nitride, etc.) formed by chemical bonding between the aluminum contained in the second phase 30 and the non-metal (ie, nitrogen or oxygen) during the heat treatment to form the reinforcing bond 22 in which case the additional bonding layer 32 may not be formed as internal deposits but may be formed only on the surface of the second phase. The additional bonding layer 32 can slightly improve the hardness and abrasion resistance on the surface of the second phase 30. Although in (e) of 1 As shown that the additional bonding layer 32 is partially formed on the surface of the second phase 30, the additional bonding layer 32 may also be formed over the entire surface of the second phase 30 as in (e) of FIG 1 shown. In addition, the reinforcement bond 22, the additional bond layer 32, and the like can be modified in various ways.

Wie vorstehend beschrieben, kann die Verstärkungsverbindung 22 als innere Niederschläge gebildet sein, die in der ersten Phase 20 oder auf deren Oberfläche dispergiert sind, oder sie kann in Form einer Schicht gebildet sein. Die Verstärkungsverbindung 22 kann verschiedene Formen aufweisen, wie z. B. eine Kugelform, eine Flockenform, eine Nadelform, eine amorphe Form, eine Schichtform und dergleichen. Das Vorhandensein der Verstärkungsverbindung 22, ihre Form und Größe und dergleichen können leicht durch Komponentenanalyse, Mikroskopbilder und dergleichen detektiert oder bestimmt werden.As described above, the reinforcing compound 22 may be formed as internal precipitates dispersed in the first phase 20 or on the surface thereof, or it may be formed in the form of a layer. The reinforcement link 22 can take various forms, such as e.g. B. a spherical shape, a flake shape, an acicular shape, an amorphous shape, a layered shape and the like. The presence of the reinforcing link 22, its shape and size, and the like can be easily detected or determined by component analysis, micrographs, and the like.

Beispielsweise kann die Verstärkungsverbindung 22 eine Größe von größer als oder gleich 1 nm (z. B. mittlere Größe) und eine Größe von kleiner als oder gleich 1 mm (z. B. mittlere Größe) aufweisen. Wenn die Größe oder Dicke der Verstärkungsverbindung 22 kleiner als 1 nm ist, kann möglicherweise kein ausreichender Effekt der Verstärkungsverbindung 22 erhalten werden, und wenn die Größe oder Dicke der Verstärkungsverbindung 22 1 mm übersteigt, kann die Sprödigkeit der Verstärkungsverbindung 22 zunehmen. Hier kann sich in dem Fall, in dem die Verstärkungsverbindung 22 als innere Niederschläge mit Hauptachse und Nebenachse gebildet ist, die Größe der Verstärkungsverbindung 22 auf die Länge der Hauptachse beziehen. In dem Fall, in dem die Verstärkungsverbindung 22 eine Schichtform besitzt, kann sich die Größe der Verstärkungsverbindung 22 auf die Dicke der Schichtform beziehen.For example, the gain link 22 may have a size greater than or equal to 1 nm (e.g., medium size) and a size less than or equal to 1 mm (e.g., medium size). If the size or thickness of the reinforcing compound 22 is less than 1 nm, a sufficient effect of the reinforcing compound 22 may not be obtained, and if the size or thickness of the reinforcing compound 22 exceeds 1 mm, the brittleness of the reinforcing compound 22 may increase. Here, in the case where the reinforcing link 22 is formed as inner deposits having a major axis and a minor axis, the size of the reinforcing link 22 may refer to the length of the major axis. In the case where the reinforcing link 22 has a sheet form, the size of the reinforcing link 22 may refer to the thickness of the sheet form.

Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Größe, Form, Dichte, Verteilung und dergleichen der Verstärkungsverbindung 22 können variieren.However, the present disclosure is not so limited, and the size, shape, density, distribution, and the like of the reinforcing link 22 may vary.

In dieser Ausführungsform enthält in der Hoch-Entropie-Legierung 10, die die erste Phase 20 und die zweite Phase 30, die unterschiedliche Zusammensetzungen oder Eigenschaften aufweisen, enthält, die erste Phase 20, die eine relativ hohe Festigkeit und Härte aufweist, selektiv die Verstärkungsverbindung 22, und die zweite Phase 30, die eine relativ ausgezeichneten Verformbarkeit aufweist, enthält die Verstärkungsverbindung nicht, so dass Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit der ersten Phase 20, die eine relativ hohe Festigkeit aufweist, verbessert sein können, während die ausgezeichnete Verformbarkeit in der zweiten Phase 30 erhalten bleibt. Auf diese Weise kann die Hoch-Entropie-Legierung 10 eine ausgezeichnete Verformbarkeit, Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit aufweisen. Ferner ist die Verstärkungsverbindung 22 nur an einem Abschnitt (d. h. der ersten Phase 22) der Hoch-Entropie-Legierung 10 gebildet, was zu einer geringen Variation führt, so dass keine Verdrehung oder dergleichen auftritt und die Verstärkungsverbindung 22 auf Gussteile angewendet werden kann, die Präzision erfordern.In this embodiment, in the high entropy alloy 10 containing the first phase 20 and the second phase 30 having different compositions or properties, the first phase 20 having relatively high strength and hardness selectively contains the reinforcing compound 22, and the second phase 30, which has relatively excellent formability, does not contain the reinforcing compound, so that strength, hardness and abrasion resistance of the first phase 20, which has relatively high strength, can be improved, while the excellent formability in the second Phase 30 is retained. In this way, the high-entropy alloy 10 can exhibit excellent formability, strength, hardness, and abrasion resistance. Further, the reinforcing compound 22 is formed only on a portion (i.e., the first phase 22) of the high-entropy alloy 10, resulting in little variation, so that twisting or the like does not occur and the reinforcing compound 22 can be applied to castings that require precision.

Die vorstehend genannte Hoch-Entropie-Legierung 10 enthält mehrere Metalle und ist eine Legierung mit mehreren Zusammensetzungen, die eine erste Phase 20 und eine zweite Phase 30 aufweist. Falls die gesamte Legierung mit mehreren Zusammensetzungen unter allgemeinen Bedingungen wärmebehandelt wird, nimmt die Oberflächenrauheit zu, und selbst wenn ein Oxid- oder Nitridfilm auf der Oberfläche gebildet wird, tritt ein Problem auf, dass sich der gebildete Film ablösen kann. Dementsprechend ist es erforderlich, die Hoch-Entropie-Legierung 10 einer Wärmebehandlung (z. B. selektiven Verstärkungswärmebehandlung) unter spezifischen Prozessbedingungen zu unterziehen, um eine gewünschte Verstärkungsverbindung 22 selektiv nur in der ersten Phase 20 zu bilden.The above high entropy multimetal alloy 10 is a multicomposition alloy having a first phase 20 and a second phase 30 . If the entire multi-composition alloy is heat-treated under general conditions, the surface roughness increases, and even if an oxide or nitride film is formed on the surface, there arises a problem that the formed film may peel off. Accordingly, it is necessary to heat treat the high entropy alloy 10 (e.g., selective reinforcement heat treatment) under specific process conditions in order to selectively form a desired reinforcement compound 22 in the first phase 20 only.

Nachstehend wird ein Verfahren zur Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung, bei dem die Verstärkungsverbindung 22 selektiv nur in der ersten Phase 20 gebildet wird, unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 in mehr Einzelheiten beschrieben. Eine genaue Beschreibung von Abschnitten, die denen der vorstehenden Beschreibung gleich oder ihnen außerordentlich ähnlich sind, wird weggelassen, und unterschiedliche Abschnitte werden genau beschrieben.A method for heat treating the high-entropy alloy 10 according to the embodiment of the present disclosure, in which the reinforcing compound 22 is selectively only in the first phase 20 is formed, with reference to FIG 2 until 5 described in more detail. A detailed description of portions that are the same as or extremely similar to those in the above description will be omitted, and different portions will be described in detail.

2 ist ein Ablaufplan, der ein Verfahren zur Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. 3A und 3B sind Diagramme, die ein Verfahren zur Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung 10 von 2 darstellen. Das Verfahren zur Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung wird unter Bezugnahme auf die 3A und 3B mit weiteren Einzelheiten beschrieben. Zur Vereinfachung der Erläuterung stellen die 3A und 3B ein Beispiel für die Produktion der Hoch-Entropie-Legierung 10, die in (a) von 1 dargestellt ist, dar, die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. 2 14 is a flowchart illustrating a method of heat treating the high entropy alloy 10 according to the embodiment of the present disclosure. 3A and 3B are diagrams showing a method of heat treating the high entropy alloy 10 of FIG 2 represent. The method of heat treating the high entropy alloy 10 according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIG 3A and 3B described in more detail. To simplify the explanation, the 3A and 3B an example of the production of the high entropy alloy 10 shown in (a) of 1 illustrated, but the present disclosure is not limited thereto.

Unter Bezugnahme auf die 2, 3A und 3b kann das Verfahren zur Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Vorbereitungsschritt (ST10) zum Vorbereiten eines Hoch-Entropie-Legierungsmaterials 10a und einen Schritt zur selektiven Verstärkung (ST20) zum selektiven Bilden der Verstärkungsverbindung 22 enthalten. Insbesondere kann in dem Vorbereitungsschritt (ST10) das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial 10a eine erste Phase 20a und eine zweite Phase 30 enthalten, die jeweils Eisen, Kupfer und ein erstes Metall enthalten und unterschiedliche Zusammensetzungen aufweisen. In dem Schritt zur selektiven Verstärkung (ST20) kann die Verstärkungsverbindung 22 selektiv in der ersten Phase 20a durch eine chemische Reaktion zwischen dem ersten Metall, das in der ersten Phase 20a enthalten ist, und einem Nichtmetall gebildet werden. Auf diese Weise kann die erste Phase 20, die die Verstärkungsverbindung 22 enthält, durch Ausführen des Schritts zur selektiven Verstärkung (ST20) gebildet werden. In dieser Spezifikation können sich die erste Phase 20a und das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial 10a auf eine erste Phase vor der Verstärkung (vorläufige erste Phase), in der die Verstärkungsverbindung 22 nicht enthalten ist, da der Schritt zur selektiven Verstärkung (ST20) nicht ausgeführt ist, bzw. auf eine Hoch-Entropie-Legierung vor der Verstärkung beziehen, und die erste Phase 20 und die Hoch-Entropie-Legierung 10 können sich auf die erste Phase nach der Verstärkung, in der die Verstärkungsverbindung 22 durch Ausführen des Schritts zur selektiven Verstärkung (ST20) enthalten ist, und die Hoch-Entropie-Legierung nach der Verstärkung beziehen.Referring to the 2 , 3A and 3b The method of heat treating the high entropy alloy 10 according to the embodiment of the present disclosure may include a preparation step (ST10) of preparing a high entropy alloy material 10a and a selective strengthening step (ST20) of selectively forming the strengthening compound 22. Specifically, in the preparation step (ST10), the high-entropy alloy material 10a may include a first phase 20a and a second phase 30 each including iron, copper, and a first metal and having different compositions. In the selective reinforcement step (ST20), the reinforcement compound 22 can be selectively formed in the first phase 20a by a chemical reaction between the first metal included in the first phase 20a and a nonmetal. In this way, the first phase 20 including the reinforcement link 22 can be formed by performing the selective reinforcement step (ST20). In this specification, the first phase 20a and the high-entropy alloy material 10a can be referred to a first phase before reinforcement (preliminary first phase) in which the reinforcement compound 22 is not included because the selective reinforcement step (ST20) is not performed is, or refer to a high entropy alloy before amplification, and the first phase 20 and the high entropy alloy 10 may refer to the first phase after amplification in which the reinforcement compound 22 is performed by performing the step of selectively Reinforcement (ST20) is included, and refer to the High Entropy Alloy after the Reinforcement.

Zunächst wird, wie in 3A dargestellt, in dem Vorbereitungsschritt (ST10) das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial 10a, das die erste Phase 20a und die zweite Phase 30 aufweist, vorbereitet. Hier können die erste Phase 20a und die zweite Phase 30 eine Legierung sein, die Eisen und Kupfer enthält, wobei die erste Phase 20a eine Fe-reiche Phase sein kann und die zweite Phase 30 eine Cu-reiche Phase sein kann. Zusätzlich kann die erste Phase 20a oder die zweite Phase 30 ferner Mangan, Nickel, Chrom, Kohlenstoff, Silizium, Phosphor und dergleichen enthalten. Die Zusammensetzung der ersten Phase 20a und der zweiten Phase 30 oder die Zusammensetzung der Hoch-Entropie-Legierung können variieren.First, as in 3A 1, in the preparation step (ST10), the high-entropy alloy material 10a having the first phase 20a and the second phase 30 is prepared. Here, the first phase 20a and the second phase 30 may be an alloy containing iron and copper, where the first phase 20a may be an Fe-rich phase and the second phase 30 may be a Cu-rich phase. Additionally, the first phase 20a or the second phase 30 may further include manganese, nickel, chromium, carbon, silicon, phosphorus, and the like. The composition of the first phase 20a and the second phase 30 or the composition of the high entropy alloy may vary.

Danach kann, wie in 3B dargestellt, in dem Schritt zur selektiven Verstärkung (ST20) das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial 10a einer Wärmebehandlung unter Verwendung eines Nichtmetalls unterzogen werden. Auf diese Weise kann durch Ausführen des Schritts zur selektiven Verstärkung (ST20), bei dem eine Wärmebehandlung unter Verwendung eines Nichtmetalls ausgeführt wird, das in der ersten Phase 20 enthaltene erste Metall chemisch an das Nichtmetall gebunden werden, um die Verstärkungsverbindung 22 zu bilden, und das in der zweiten Phase 30 enthaltene erste Metall wird nicht chemisch an das Nichtmetall gebunden, so dass die Verstärkungsverbindung 22 nicht gebildet werden kann.After that, as in 3B 1, in the selective strengthening step (ST20), the high entropy alloy material 10a is subjected to a heat treatment using a nonmetal. In this way, by performing the selective reinforcement step (ST20) in which a heat treatment is performed using a non-metal, the first metal included in the first phase 20 can be chemically bonded to the non-metal to form the reinforcement compound 22, and the first metal contained in the second phase 30 is not chemically bonded to the non-metal, so that the reinforcing compound 22 cannot be formed.

In diesem Fall kann das erste Metall Aluminium sein. Ferner kann das chemisch an das erste Metall gebundene Nichtmetall eine höhere Löslichkeit in der ersten Phase 20 als in der zweiten Phase 30 aufweisen und kann eine höhere Diffusionsgeschwindigkeit in der ersten Phase 20 als in der zweiten Phase 30 aufweisen. Dementsprechend kann das Nichtmetall während der Wärmebehandlung schneller in die erste Phase 20 diffundieren und kann somit leicht chemisch an das ersten Metall gebunden werden, wodurch sich die Möglichkeit erhöht, dass die Verstärkungsverbindung 22 nur in der ersten Phase 20 gebildet wird. Beispielsweise kann das Nichtmetall Stickstoff oder Sauerstoff sein, so dass der Schritt zur selektiven Verstärkung (ST20) durch eine Nitrierbehandlung oder eine Oxidationsbehandlung ausgeführt werden kann. Im Folgenden wird ein Beispiel beschrieben, bei dem das chemisch an das erste Metall gebundene Nichtmetall Stickstoff ist.In this case, the first metal can be aluminum. Furthermore, the non-metal chemically bonded to the first metal may have a higher solubility in the first phase 20 than in the second phase 30 and may have a higher diffusion rate in the first phase 20 than in the second phase 30 . Accordingly, the non-metal can more quickly diffuse into the first phase 20 during the heat treatment and thus can be easily chemically bonded to the first metal, thereby increasing the possibility that the reinforcing compound 22 will only be formed in the first phase 20 . For example, the non-metal may be nitrogen or oxygen, so the selective amplification step (ST20) may be performed by a nitriding treatment or an oxidizing treatment. An example where the non-metal chemically bonded to the first metal is nitrogen is described below.

Beispielsweise ist die Löslichkeit von Stickstoff in Eisen bei einer Temperatur von 1650 °C 250 ppm, was viel höher ist als die Löslichkeit von Stickstoff in Kupfer, die im Bereich von 1 bis 4 ppm ist. Dementsprechend kann die Löslichkeit von Stickstoff in der ersten Phase 20, die eine relativ größere Menge an Eisen enthält, höher sein als die Löslichkeit von Stickstoff in der zweiten Phase 30, die eine relativ größere Menge an Kupfer enthält.For example, the solubility of nitrogen in iron at a temperature of 1650°C is 250 ppm, which is much higher than the solubility of nitrogen in copper, which is in the range of 1 to 4 ppm. accordingly Accordingly, the solubility of nitrogen in the first phase 20, which contains a relatively larger amount of iron, can be higher than the solubility of nitrogen in the second phase 30, which contains a relatively larger amount of copper.

Ferner sind der Frequenzfaktor (D₀) und die Aktivierungsenergie (Q) von Stickstoff, der ein Nichtmetall in der Fe-reichen Phase und der Cu-reichen Phase ist, und von Aluminium und Mangan, die in der Hoch-Entropie-Legierung 10 enthalten sind, in Tabelle 1 gezeigt, und der Diffusionskoeffizient D, der basierend auf einer Geschwindigkeit, mit der Stickstoff an der Oberfläche der Hoch-Entropie-Legierung 10 adsorbiert wird, und des Metallgehalts (in %) berechnet wird, ist in Tabelle 2 gezeigt. Der in Tabelle 2 gezeigte Metallgehalt ist lediglich ein Beispiel, und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt. [Tabelle 1] Element Frequenzfaktor [cm²/sec] Aktivierungsenergie [kJ/mol] Eisen Stickstoff 0,3 X 10^-2 76,4 Aluminium 0,53 X 10^-3 196,5 Mangan 0,35 220,5 Kupfer Stickstoff 0,1 X 10^-6 74,9 Aluminium 1,6 304,0 Mangan 0,43 193,0 [Tabelle 2] Element Gehalt [At.-%] Diffusionskoeffizient [cm²/sec] 700 °C 800 °C 900 °C Eisen Stickstoff 0,025 5,91 X 10^-9 1,42 X 10^-8 2,96 X 10^-8 Aluminium 14 2,10 X 10^-13 2,02 X 10^-12 1,32 X 10^-11 Mangan 26 1,32 X 10^-11 1,68 X 10^-10 1,38 X 10^-9 Kupfer Stickstoff 0,004 3,82 X 10^-14 9,05 X 10^-14 1,85 X 10^-13 Aluminium 19 1,45 X 10^-15 4,82 X 10^-14 8,81 X 10^-13 Mangan 20 3,76 X 10^-10 3,47 X 10^-9 2,20 X 10^-8 Further, the frequency factor (D ₀ ) and the activation energy (Q) of nitrogen, which is a nonmetal in the Fe-rich phase and the Cu-rich phase, and of aluminum and manganese contained in the high-entropy alloy 10 are are shown in Table 1, and the diffusion coefficient D calculated based on a rate at which nitrogen is adsorbed on the surface of the high-entropy alloy 10 and the metal content (in %) is shown in Table 2. The metal content shown in Table 2 is just an example and the present disclosure is not limited thereto. [Table 1] element Frequency factor [cm ² /sec] Activation energy [kJ/mol] iron Nitrogen ^0.3X10-2 76.4 aluminum ^0.53X10-3 196.5 manganese 0.35 220.5 copper Nitrogen ^0.1X10-6 74.9 aluminum 1.6 304.0 manganese 0.43 193.0 [Table 2] element Content [at%] Diffusion coefficient [cm ² /sec] 700°C 800ºC 900ºC iron Nitrogen 0.025 ^5.91X10-9 ^1.42X10-8 ^2.96X10-8 aluminum 14 ^2.10X10-13 ^2.02X10-12 ^1.32X10-11 manganese 26 ^1.32X10-11 ^1.68X10-10 ^1.38X10-9 copper Nitrogen 0.004 ^3.82X10-14 ^9.05X10-14 ^1.85X10-13 aluminum 19 ^1.45X10-15 ^4.82X10-14 ^8.81X10-13 manganese 20 ^3.76X10-10 ^3.47X10-9 ^2.20X10-8

Die Diffusionsgeschwindigkeit von Stickstoff ist proportional zu einer Stickstoffkonzentration, so dass die Diffusionsgeschwindigkeit von Stickstoff in Eisen schneller ist als in Kupfer. Stickstoff, der die höchste Diffusionsgeschwindigkeit in Eisen besitzt, kann leicht in Eisen diffundieren, kann jedoch nicht gut in Kupfer diffundieren, da ein Metall (z. B. Mangan), das eine schnellere Diffusionsgeschwindigkeit als Stickstoff besitzt, in Kupfer enthalten ist. Dementsprechend kann die Verstärkungsverbindung 22 in der ersten Phase 20, in der eine große Menge Eisen enthalten ist, so dass Stickstoff leicht diffundiert, gebildet werden, und die Verstärkungsverbindung 22 kann in der zweiten Phase 30 nicht gebildet oder in einer geringeren Menge als in der ersten Phase 20 gebildet werden, da die zweite Phase 30 eine große Menge Kupfer enthält, so dass die Diffusion von Stickstoff blockiert wird.The diffusion rate of nitrogen is proportional to a nitrogen concentration, so the diffusion rate of nitrogen in iron is faster than that in copper. Nitrogen, which has the highest diffusion speed in iron, can easily diffuse in iron, but cannot diffuse well in copper because a metal (eg, manganese) that has a faster diffusion speed than nitrogen is contained in copper. Accordingly, the reinforcing compound 22 may be formed in the first phase 20 in which a large amount of iron is contained so that nitrogen easily diffuses, and the reinforcing compound 22 may not be formed in the second phase 30 or in a smaller amount than the first Phase 20 are formed because the second phase 30 contains a large amount of copper, so that the diffusion of nitrogen is blocked.

Nachstehend werden die Prozessbedingungen und dergleichen im Schritt zur selektiven Verstärkung (ST20), in dem eine selektive Nitrierwärmebehandlung unter Verwendung von Stickstoff ausgeführt wird, im Einzelnen beschrieben, und eine Oxidationswärmebehandlung unter Verwendung von Sauerstoff wird später beschrieben.Hereinafter, the process conditions and the like in the selective strengthening step (ST20) in which selective nitriding heat treatment using nitrogen is performed will be described in detail, and oxidation heat treatment using oxygen will be described later.

Die selektive Nitrierwärmebehandlung kann unter Verwendung eines stickstoffhaltigen Gases bei einer Wärmebehandlungstemperatur, die höher als Raumtemperatur ist, durchgeführt werden.The selective nitriding heat treatment can be performed using a nitrogen-containing gas at a heat treatment temperature higher than room temperature.

Ein für die selektive Nitrierwärmebehandlung geeigneter Temperaturbereich wird später unter Bezugnahme auf 4 genauer beschrieben.A temperature range suitable for the selective nitriding heat treatment will be described later with reference to FIG 4 described in more detail.

Ferner kann ein reaktives Gas, das bei der selektiven Nitrierwärmebehandlung verwendet wird, ein stickstoffhaltiges Gas sein. Ammoniakgas (z. B. NH₃) kann als stickstoffhaltiges Gas verwendet werden, und Wasserstoffgas (z. B. einfaches Wasserstoffgas (H₂) und/oder einfaches Stickstoffgas (N₂) kann ferner enthalten sein.Furthermore, a reactive gas used in the selective nitriding heat treatment may be a nitrogen-containing gas. Ammonia gas (e.g. NH ₃ ) can be used as the nitrogen-containing gas, and hydrogen gas (e.g. simple hydrogen (H ₂ ) gas and/or simple nitrogen (N ₂ ) gas can be further contained).

Das Ammoniakgas besitzt eine relativ niedrige Bindungsenergie und kann daher leicht in Ionen dissoziiert werden, wodurch sowohl Stickstoff als auch Wasserstoff stabil zugeführt werden. Der Effekt des durch das Ammoniakgas zugeführten Wasserstoffs ist gleich oder ähnlich dem Effekt von Wasserstoffgas, der später beschrieben wird.The ammonia gas has a relatively low binding energy and therefore can be easily dissociated into ions, thereby stably supplying both nitrogen and hydrogen. The effect of the hydrogen supplied by the ammonia gas is the same as or similar to the effect of hydrogen gas which will be described later.

In dieser Ausführungsform kann das reaktive Gas ein Wasserstoffgas zur Erzeugung einer reduzierenden Atmosphäre enthalten, wodurch eine für die Nitrierbehandlung oder Nitrierreaktion geeignete Atmosphäre bereitgestellt wird. Das heißt, falls der Wasserstoff oder ein Wasserstoffgas während der selektiven Nitrierwärmebehandlung nicht verwendet wird, ist die Nitriergeschwindigkeit sehr gering, selbst wenn die Nitrierreaktion stattfindet, und während des Nitrierprozesses kann ein Eisennitrid gebildet werden. Ferner ist die Nitrierantriebskraft so groß, dass eine Nitrierreaktion mit unerwünschtem Metall auftreten kann, die einen unerwünschten Oberflächenfilm bildet und dadurch das Eindringen von Stickstoff verhindert. Falls im Gegensatz dazu während der selektiven Nitrierwärmebehandlung Wasserstoff oder ein Wasserstoffgas verwendet wird, kann eine Nitriergeschwindigkeit ansteigen, und das Potential von Stickstoff kann angepasst werden, wodurch die Bildung eines unerwünschten Nitrids oder eines Oberflächenfilms verhindert oder minimiert wird. Ferner ist es durch Bilden einer Bedingung zum Hemmen der Zersetzung des Ammoniakgases in einer Gasphase und durch Reduzieren eines Reaktionsfaktors für die Zersetzung des Ammoniakgases möglich, die Zersetzung des Ammoniakgases in der Dampfphase zu verhindern oder zu minimieren. Dann kann das Ammoniakgas nur an der Oberfläche des Hoch-Entropie-Legierungsmaterials 10a zersetzt werden, und der an der Oberfläche zersetzte Stickstoff kann effektiv in das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial 10a eindringen. Dementsprechend kann die Verstärkungsverbindung 22 in Form von inneren Niederschlägen tief im Material gebildet werden, während die Bildung des Oberflächenfilms minimiert wird.In this embodiment, the reactive gas may contain a hydrogen gas to generate a reducing atmosphere, thereby providing an atmosphere suitable for the nitriding treatment or nitriding reaction. That is, if the hydrogen or a hydrogen gas is not used during the selective nitriding heat treatment, the nitriding speed is very low even if the nitriding reaction takes place, and an iron nitride may be formed during the nitriding process. Furthermore, the nitriding driving force is so great that a nitriding reaction with unwanted metal can occur, forming an unwanted surface film and thereby preventing nitrogen penetration. In contrast, if hydrogen or a hydrogen gas is used during the selective nitriding heat treatment, a nitriding rate can increase and the potential of nitrogen can be adjusted, thereby preventing or minimizing the formation of an undesirable nitride or a surface film. Further, by establishing a condition for inhibiting the decomposition of the ammonia gas in a gas phase and reducing a reaction factor for the decomposition of the ammonia gas, it is possible to prevent or minimize the decomposition of the ammonia gas in the vapor phase. Then, the ammonia gas can be decomposed only on the surface of the high-entropy alloy material 10a, and the nitrogen decomposed on the surface can effectively permeate the high-entropy alloy material 10a. Accordingly, the reinforcing compound 22 in the form of internal deposits can be formed deep within the material while minimizing the formation of the surface film.

Beispielsweise kann das Wasserstoffgas in einer Menge von 10 Vol.-% oder weniger (z.B. 0,1 Vol.-% oder mehr, insbesondere 1 Vol.-% oder mehr) bezogen auf insgesamt 100 Vol.-% eines reaktiven Gases enthalten sein. Falls das Wasserstoffgas in einer Menge von 10 Vol.-% oder weniger enthalten ist, sinkt die Nitriergeschwindigkeit aufgrund des fehlenden Ammoniakgases, und schlimmer noch, ist die Nitriergeschwindigkeit so langsam, dass die Verstärkungsverbindung 22 selbst nach Ablauf einer langen Zeitspanne (z. B. 10 Stunden) nicht gebildet werden kann. Falls ferner das Wasserstoffgas in einer Menge von 0,1 Vol.-% oder weniger (z.B. 1 Vol.-% oder weniger) enthalten ist, kann die Nitriergeschwindigkeit nicht ausreichend ansteigen, und eine Nitrierreaktion mit einem unerwünschten Metall kann stattfinden, wodurch ein Oberflächenfilm gebildet wird und verhindert wird, dass Stickstoff diesen eindringt. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und das Volumenverhältnis des Wasserstoffgases kann variieren.For example, the hydrogen gas may be contained in an amount of 10% by volume or less (e.g. 0.1% by volume or more, particularly 1% by volume or more) based on a total of 100% by volume of a reactive gas. If the hydrogen gas is contained in an amount of 10% by volume or less, the nitriding speed decreases due to the absence of ammonia gas, and what is worse, the nitriding speed is so slow that the reinforcing joint 22 is damaged even after a long period of time (e.g. 10 hours) cannot be formed. Further, if the hydrogen gas is contained in an amount of 0.1% by volume or less (e.g., 1% by volume or less), the nitriding rate cannot increase sufficiently, and a nitriding reaction with an undesirable metal may take place, causing a surface film is formed and nitrogen is prevented from penetrating it. However, the present disclosure is not limited to this, and the volume ratio of the hydrogen gas may vary.

Ein einfaches Stickstoffgas kann bereitgestellt werden, so dass das reaktive Gas in einem für die selektive Nitrierwärmebehandlung geeigneten Volumen zugeführt werden kann, und in einigen Fällen kann es zur weiteren Stickstoffzufuhr dienen. Dementsprechend kann die selektive Nitrierwärmebehandlung stabil durchgeführt werden. Beispielsweise kann die Menge des einfachen Stickstoffgases größer sein als sowohl die Menge des Ammoniakgases als auch die Menge des Wasserstoffgases, wodurch ein stabiler Prozess ermöglicht wird. Das Ammoniakgas kann beispielsweise in einer Menge von 5 Vol.-% bis 20 Vol.-% enthalten sein, bezogen auf eine Gesamtmenge von 100 Vol.-% der Summe der Mengen an Ammoniakgas und einfachem Stickstoffgas. Dies ist jedoch lediglich ein Beispiel für ein Volumenverhältnis des Ammoniakgases für einen stabilen Prozess, und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.A simple nitrogen gas can be provided so that the reactive gas can be supplied in a volume suitable for the selective nitriding heat treatment, and in some cases it can serve to further supply nitrogen. Accordingly, the selective nitriding heat treatment can be stably performed. For example, the amount of simple nitrogen gas can be larger than both the amount of ammonia gas and the amount of hydrogen gas, thereby enabling a stable process. The ammonia gas may be contained, for example, in an amount of 5% by volume to 20% by volume based on a total amount of 100% by volume of the sum of the amounts of ammonia gas and simple nitrogen gas. However, this is just an example of a volume ratio of ammonia gas for a stable process, and the present disclosure is not limited thereto.

In dieser Ausführungsform ist für die Wärmebehandlungstemperatur, bei der die selektive Nitrierwärmebehandlung durchgeführt wird, ein Temperaturbereich vorhanden, in dem die Verstärkungsverbindung 22 gemäß der thermodynamischen Berechnung auf der Basis der freien Gibbs-Energie und der kinetischen Berechnung stabil gebildet werden kann, und insbesondere ist ein optimaler Bereich vorhanden, in dem Stickstoff tief in die erste Phase 20a diffundieren kann, so dass die Verstärkungsverbindung 22 tief in der ersten Phase 20a gebildet werden kann. Das heißt, es gibt einen vorgegebenen Temperaturbereich gemäß der thermodynamischen Berechnung für die selektive Nitrierwärmebehandlung, und der vorgegebene Temperaturbereich kann zum Hemmen der Bildung eines Oberflächenfilms durch Berechnen der Diffusionsgeschwindigkeiten von Stickstoff und Metallelementen und zum Bilden der Verstärkungsverbindung 22 als Niederschläge innerhalb der ersten Phase 20a verwendet werden. Es ist erforderlich, die Nitrierwärmebehandlung unter Prozessbedingungen, die eine Temperatur enthalten, die all diese Temperaturbereiche erfüllt, auszuführen, um die Bildung der Verstärkungsverbindung 22 in Form einer Schicht auf der Oberfläche der ersten Phase 20a zu verhindern oder zu minimieren und die Verstärkungsverbindung 33 als innere Niederschläge durch selektives Nitrieren eines spezifischen Elements (d. h. eines ersten Metalls) in der ersten Phase 20a zu bilden. Auf diese Weise können Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit effektiv verbessert werden, was unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird.In this embodiment, for the heat treatment temperature at which the selective nitriding heat treatment is performed, there is a temperature range in which the reinforcing joint 22 can be stably formed according to the thermodynamic calculation based on Gibbs free energy and the kinetic calculation, and in particular, a optimum region exists in which nitrogen can diffuse deep into the first phase 20a so that the reinforcement compound 22 can be formed deep into the first phase 20a. That is, there is a predetermined temperature range according to the thermodynamic calculation for the selective nitriding heat treatment, and the predetermined temperature range can be used to inhibit the formation of a surface film by calculating the diffusion rates of nitrogen and metal elements and to form the reinforcing compound 22 as precipitates within the first phase 20a become. It is necessary to perform the nitriding heat treatment under process conditions including a temperature that satisfies all of these temperature ranges to prevent or minimize the formation of the reinforcing compound 22 in the form of a layer on the surface of the first phase 20a and to form the reinforcing compound 33 as internal precipitates by selectively nitriding a specific element (ie, a first metal) in the first phase 20a . In this way, strength, hardness and abrasion resistance can be effectively improved, which is referred to 4 is described.

4 ist ein Diagramm, das eine optimale Wärmebehandlungstemperatur in einem Verfahren zur Wärmebehandlung (selektiven Nitrierwärmebehandlung) der Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung erläutert. 4 12 is a diagram explaining an optimum heat treatment temperature in a method for heat treatment (selective nitriding heat treatment) of the high entropy alloy 10 according to an embodiment of the present disclosure.

Bezug nehmend auf 4 kann die optimale Wärmebehandlungstemperatur als eine Temperatur definiert sein, die die folgenden drei Bedingungen erfüllt.Referring to 4 the optimal heat treatment temperature can be defined as a temperature that satisfies the following three conditions.

Erstens sollte bei der Wärmebehandlungstemperatur in einem reaktiven Gas (z. B. Ammoniakgas als stickstoffhaltiges Gas), das während der Wärmebehandlung verwendet wird, keine Dampfphasenzersetzung stattfinden, oder eine Dampfphasenzersetzungsgeschwindigkeit sollte gering sein. Dementsprechend wird die Wärmebehandlung vorzugsweise bei einer Temperatur durchgeführt, die niedriger ist als die Temperatur, bei der die Dampfphasenzersetzung in dem während der Nitrierwärmebehandlung verwendeten reaktiven Gas (z. B. Ammoniakgas als stickstoffhaltiges Gas) stattfindet. Ferner sollte die Wärmebehandlung bei einer Temperatur durchgeführt werden, bei der die Diffusionsgeschwindigkeit eines Metallelements niedrig ist (z. B. einer Temperatur gleich einer oder niedriger als eine erste Temperatur T1), um die Bildung eines unerwünschten Oberflächenfilms, der gebildet wird, wenn ein unerwünschtes Metall nach außen diffundiert und mit Stickstoff reagiert wird, zu verhindern oder zu verzögern.First, at the heat treatment temperature, in a reactive gas (e.g., ammonia gas as a nitrogen-containing gas) used during the heat treatment, vapor-phase decomposition should not take place, or a vapor-phase decomposition rate should be low. Accordingly, the heat treatment is preferably performed at a temperature lower than the temperature at which vapor-phase decomposition occurs in the reactive gas (e.g., ammonia gas as the nitrogen-containing gas) used during the nitriding heat treatment. Further, the heat treatment should be performed at a temperature at which the diffusion speed of a metal element is low (e.g., a temperature equal to or lower than a first temperature T1) to prevent the formation of an undesirable surface film formed when an undesirable Metal is diffused to the outside and reacted with nitrogen to prevent or delay.

Ferner sollte die selektive Nitrierwärmebehandlung bei einer vorgegebenen Temperatur oder höher (z. B. einer Temperatur gleich einer oder höher als eine zweite Temperatur T2) durchgeführt werden, so dass eine Diffusionsgeschwindigkeit von Stickstoff in der ersten Phase 20 einen Wert gleich einem oder größer als ein vorgegebener Wert aufweisen kann, und die selektive Nitrierwärmebehandlung sollte bei einer vorgegebenen Temperatur oder niedriger (z. B. einer Temperatur gleich einer oder niedriger als eine dritte Temperatur T3), bei der die Konzentration des reaktiven Gases (z. B. Ammoniakgas als stickstoffhaltiges Gas) ausreichend konstant bleibt, durchgeführt werden.Further, the selective nitriding heat treatment should be performed at a predetermined temperature or higher (e.g., a temperature equal to or higher than a second temperature T2) so that a diffusion speed of nitrogen in the first phase 20 has a value equal to or greater than one predetermined value, and the selective nitriding heat treatment should be at a predetermined temperature or lower (e.g., a temperature equal to or lower than a third temperature T3) at which the concentration of the reactive gas (e.g., ammonia gas as the nitrogen-containing gas ) remains sufficiently constant.

Unter Berücksichtigung des Vorstehenden kann die Wärmebehandlungstemperatur während der selektiven Nitrierwärmebehandlung in einem Bereich von 500 °C bis 1500 °C (z. B. 600 °C bis 1100 °C) sein. Wenn die Wärmebehandlungstemperatur während der selektiven Nitrierwärmebehandlung niedriger als 500 °C ist, nimmt die Zersetzungsgeschwindigkeit des stickstoffhaltigen Gases ab und die Stickstoffdiffusionsgeschwindigkeit nimmt ab, so dass die Verstärkungsverbindung 22 nicht mit ausreichender Geschwindigkeit oder Menge gebildet werden kann. Falls die Wärmebehandlungstemperatur während der selektiven Nitrierwärmebehandlung 1500 °C übersteigt, übersteigt die Temperatur einen Schmelzpunkt einer Legierung, so dass die Legierung unerwünscht geschmolzen werden kann und das Metall zunehmend nach außen diffundieren kann, wodurch es schwierig wird, die Verstärkungsverbindung 22 richtig als innere Niederschläge zu bilden. Ferner kann sich während der selektiven Nitrierwärmebehandlung ein Nitrid teilweise auf der Oberfläche ansammeln, was zu einer ungleichmäßigen Anfangsnitrierung führt, und nach dem Nitrierprozess kann die Verstärkungsverbindung 22 ebenfalls eine ungleichmäßige Form aufweisen. Das heißt, in dieser Ausführungsform kann die Wärmebehandlungstemperatur während der selektiven Nitrierwärmebehandlung bei 1500 °C oder niedriger (z. B. 1100 °C) für eine gleichmäßige anfängliche Nitrierung gehalten werden und kann ein Phänomen, wie die Bildung der Nitridansammlungen auf der Oberfläche während der selektiven Nitrierwärmebehandlung und dergleichen verhindern.With the above in mind, the heat treatment temperature during the selective nitriding heat treatment may be in a range of 500°C to 1500°C (eg, 600°C to 1100°C). When the heat treatment temperature is lower than 500°C during the selective nitriding heat treatment, the decomposition speed of the nitrogen-containing gas decreases and the nitrogen diffusion speed decreases, so that the reinforcing compound 22 cannot be formed with a sufficient speed or quantity. If the heat treatment temperature exceeds 1500°C during the selective nitriding heat treatment, the temperature exceeds a melting point of an alloy, so that the alloy may be undesirably melted and the metal may increasingly diffuse outward, making it difficult to correctly coat the reinforcing compound 22 as internal precipitates form. Furthermore, during the selective nitriding heat treatment, a nitride may partially accumulate on the surface, resulting in uneven initial nitriding, and after the nitriding process, the reinforcing compound 22 may also have an uneven shape. That is, in this embodiment, the heat treatment temperature during the selective nitriding heat treatment can be kept at 1500° C. or lower (e.g. 1100° C.) for uniform initial nitriding and a phenomenon such as the formation of the nitride aggregates on the surface during the prevent selective nitriding heat treatment and the like.

Insbesondere falls die Wärmebehandlungstemperatur gleich oder höher als 650 °C oder niedriger als 900 °C (z. B. 700 °C bis 850 °C, beispielsweise 750 °C bis 850 °C) ist, erfüllt die Temperatur eine Temperaturbedingung für das effiziente Bilden der Verstärkungsverbindung 22. Das heißt, in dem vorstehenden Temperaturbereich kann die Diffusion des Metalls auf der Oberfläche verhindert werden, und nur Stickstoff kann in die erste Phase 20a eindringen, so dass die Verstärkungsverbindung 22 selektiv nur in der ersten Phase 20 gebildet werden kann und gleichmäßig tief in der ersten Phase 20 verteilt werden kann. In diesem Fall sinkt die Diffusionsgeschwindigkeit von Stickstoff, falls die Prozesstemperatur niedriger als 650 °C (z. B. niedriger als 700 °C) ist, so dass Stickstoff nicht tief in die erste Phase eindringen kann, und falls die Temperatur gleich oder höher als 900 °C (z. B. höher als 850 °C) ist, wird aufgrund der Diffusion von Metall nach außen ein Oberflächenfilm gebildet, was zu einer Abnahme der Menge, Dicke, Dichte und dergleichen der Verstärkungsverbindung 22 in Form von inneren Niederschlägen, die in der ersten Phase 20 gebildet werden, führt.In particular, if the heat treatment temperature is equal to or higher than 650°C or lower than 900°C (e.g. 700°C to 850°C, for example 750°C to 850°C), the temperature satisfies a temperature condition for efficient forming of the reinforcing compound 22. That is, in the above temperature range, the diffusion of the metal on the surface can be prevented and only nitrogen can enter the first phase 20a, so that the reinforcing compound 22 can be formed selectively only in the first phase 20 and uniformly deep in the first phase 20 can be distributed. In this case, if the process temperature is lower than 650°C (e.g. lower than 700°C) so that nitrogen cannot penetrate deep into the first phase, and if the temperature is equal to or higher than , the diffusion speed of nitrogen decreases 900°C (e.g. higher than 850°C), a surface film is formed due to the outward diffusion of metal, resulting in a decrease in the amount, thickness, density and the like of the reinforcing compound 22 in the form of internal precipitates which are formed in the first phase 20 leads.

Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Wärmebehandlungstemperatur während der selektiven Nitrierwärmebehandlung kann unter Berücksichtigung anderer Prozessbedingungen und dergleichen variieren.However, the present disclosure is not limited thereto, and the heat treatment temperature during the selective nitriding heat treatment may vary considering other process conditions and the like.

Zusätzlich kann die Prozesszeit für die selektive Nitrierwärmebehandlung je nach Größe und Dicke der Verstärkungsverbindung 22, einer inneren Tiefe der Verstärkungsverbindung 22 und dergleichen variieren. Die Prozesszeit für die selektive Nitrierwärmebehandlung kann beispielsweise im Bereich von 1 Minute bis 10 Stunden liegen, z. B. in einem Bereich von 1 bis 3 Stunden bei einer Temperatur von 700 °C bis 850 °C. Falls die Prozesszeit für die selektive Nitrierwärmebehandlung kürzer als der vorstehende Bereich ist, wird die Verstärkungsverbindung 22 möglicherweise nicht ausreichend gebildet, und falls die Prozesszeit für die selektive Nitrierwärmebehandlung länger ist als der vorstehend genannte Bereich, können die Produktionskosten steigen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Prozesszeit kann unter Berücksichtigung anderer Prozessbedingungen und dergleichen variieren.In addition, the process time for the selective nitriding heat treatment may vary depending on a size and thickness of the reinforcing compound 22, an inner depth of the reinforcing compound 22, and the like. The process time for the selective nitriding heat treatment can be, for example, in the range from 1 minute to 10 hours, e.g. B. in a range of 1 to 3 hours at a temperature of 700 °C to 850 °C. If the process time for the selective nitriding heat treatment is shorter than the above range, the reinforcing compound 22 may not be sufficiently formed, and if the process time for the selective nitriding heat treatment is longer than the above range, the production cost may increase. However, the present disclosure is not limited thereto, and the process time may vary considering other process conditions and the like.

In einem weiteren Beispiel wird nachstehend der Schritt zur selektiven Verstärkung (ST20), bei dem die selektive Oxidationswärmebehandlung mit Sauerstoff durchgeführt wird, beschrieben.As another example, the selective strengthening step (ST20) in which the selective oxidation heat treatment with oxygen is performed will be described below.

Die selektive Oxidationswärmebehandlung kann unter Verwendung eines sauerstoffhaltigen Gases bei einer Wärmebehandlungstemperatur, die höher als Raumtemperatur ist, durchgeführt werden. Beispielsweise kann die selektive Oxidationswärmebehandlung bei einer Wärmebehandlungstemperatur im Bereich von 500 °C bis 1500 °C durchgeführt werden. Insbesondere kann die Wärmebehandlungstemperatur niedriger als 1100 °C sein (z. B. 700 °C bis 850 °C, z. B. 750 °C bis 850 °C). In diesem Temperaturbereich kann die Verstärkungsverbindung 22 in Form eines inneren Niederschlags bis zu einer großen Tiefe gebildet werden und kann mit einer ausreichenden Menge, Dicke, Dichte und dergleichen gebildet werden. In diesem Fall ist der Wärmebehandlungsbereich bei der selektiven Oxidationswärmebehandlung im Wesentlichen aus demselben Grund definiert wie bei der selektiven Nitrierwärmebehandlung, mit der Ausnahme, dass bei der selektiven Oxidationswärmebehandlung unter Verwendung von Sauerstoff anstelle von Stickstoff Oxid anstelle von Nitrid gebildet wird, so dass eine ausführliche Beschreibung davon weggelassen wird. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Wärmebehandlungstemperatur bei der selektiven Oxidationswärmebehandlung kann unter Berücksichtigung anderer Prozessbedingungen und dergleichen variieren.The selective oxidation heat treatment can be performed using an oxygen-containing gas at a heat treatment temperature higher than room temperature. For example, the selective oxidation heat treatment can be performed at a heat treatment temperature ranging from 500°C to 1500°C. In particular, the heat treatment temperature may be lower than 1100°C (e.g. 700°C to 850°C, e.g. 750°C to 850°C). In this temperature range, the reinforcing compound 22 can be formed in the form of internal precipitation to a great depth, and can be formed with a sufficient amount, thickness, density and the like. In this case, the heat treatment range in the selective oxidation heat treatment is defined for substantially the same reason as in the selective nitriding heat treatment, except that in the selective oxidation heat treatment using oxygen instead of nitrogen, oxide is formed instead of nitride, so that a detailed description is omitted from it. However, the present disclosure is not limited thereto, and the heat treatment temperature in the selective oxidation heat treatment may vary considering other process conditions and the like.

Ferner kann ein reaktives Gas, das bei der selektiven Oxidationswärmebehandlung verwendet wird, ein sauerstoffhaltiges Gas enthalten. Ein einzelnes Sauerstoffgas (z. B. O₂) kann als sauerstoffhaltiges Hauptgas zum Zuführen von Sauerstoff verwendet werden, und ein sauerstoffhaltiges Verbindungsgas (z. B. Kohlenstoffmonoxidgas (CO), Kohlenstoffdioxidgas (CO₂) oder eine Mischung davon (Mischgas aus CO und CO₂) und/oder ein wasserstoffhaltiges Gas (z. B. Wasser (H₂O), einzelnes Wasserstoffgas H₂ oder ein Mischgas aus H₂O und H₂) kann ferner als ein zusätzliches Gas verwendet werden.Furthermore, a reactive gas used in the selective oxidation heat treatment may contain an oxygen-containing gas. A single oxygen gas (e.g. O ₂ ) can be used as the main oxygen-containing gas for supplying oxygen, and a compound oxygen-containing gas (e.g. carbon monoxide gas (CO), carbon dioxide gas (CO ₂ ) or a mixture thereof (mixed gas of CO and Further, CO ₂ ) and/or a hydrogen-containing gas (e.g. water (H ₂ O), single hydrogen gas H ₂ or a mixed gas of H ₂ O and H ₂ ) can be used as an additional gas.

Falls die selektive Oxidationswärmebehandlung unter Verwendung nur des einzelnen Sauerstoffgases durchgeführt wird, kann die selektive Oxidation nur in einem sehr engen Bereich des Sauerstoffpartialdrucks stattfinden. In diesem Fall ist es erforderlich, den Sauerstoffpartialdruck für die selektive Oxidation in einem engen Bereich einzustellen, in der Praxis ist jedoch die Feineinstellung während des Prozesses zur selektiven Oxidationswärmebehandlung sehr schwierig, so dass möglicherweise keine selektive Oxidation stattfindet. Dementsprechend kann in dieser Ausführungsform durch die weitere Verwendung eines sauerstoffhaltigen Verbindungsgases, wie z. B. Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid usw., oder Wasser und eines wasserstoffhaltigen Gases, wie z. B. eines einzelnen Wasserstoffgases und dergleichen, ein größerer Bereich des Sauerstoffpartialdrucks für die selektive Oxidation bereitgestellt werden. Zusätzlich kann das sauerstoffhaltige Verbindungsgas als sauerstoffhaltiges Hilfsgas zum Zuführen von Sauerstoff dienen. Zusätzlich können Wasser und ein wasserstoffhaltiges Gas, z. B. ein einzelnes Wasserstoffgas, dazu dienen, Probleme zu vermeiden, wie z. B. Todesopfer, die durch das Austreten von Kohlenstoffmonoxid, Kohlenstoffdioxid und dergleichen verursacht werden. Die Bedingungen für die selektive Oxidation während der selektiven Oxidationswärmebehandlung können anhand des Ellingham-Diagramms oder experimentell identifiziert werden.If the selective oxidation heat treatment is performed using only the single oxygen gas, the selective oxidation can take place only in a very narrow range of the oxygen partial pressure. In this case, it is necessary to adjust the oxygen partial pressure in a narrow range for the selective oxidation, but in practice, the fine adjustment during the selective oxidation heat treatment process is very difficult, so that the selective oxidation may not take place. Accordingly, in this embodiment, by further using an oxygen-containing compound gas, such as. B. carbon monoxide, carbon dioxide, etc., or water and a hydrogen-containing gas, such as. a single hydrogen gas and the like, a wider range of oxygen partial pressures can be provided for selective oxidation. In addition, the oxygen-containing compound gas can serve as an oxygen-containing auxiliary gas for supplying oxygen. In addition, water and a hydrogen-containing gas, e.g. B. a single hydrogen gas, serve to avoid problems such. B. Fatalities caused by the leakage of carbon monoxide, carbon dioxide and the like. The conditions for selective oxidation during the selective oxidation heat treatment can be identified from the Ellingham diagram or experimentally.

Eine Prozesszeit für die selektive Oxidationswärmebehandlung kann je nach Größe und Dicke der Verstärkungsverbindung 22, einer inneren Tiefe der in der ersten Phase 20 gebildeten Verstärkungsverbindung 20 und dergleichen variieren. Die Prozesszeit für die selektive Oxidationswärmebehandlung kann beispielsweise im Bereich von 1 Minute bis 10 Stunden liegen, beispielsweise im Bereich von 1 bis 3 Stunden bei einer Temperatur von 700 °C bis 850 °C. Falls die Prozesszeit für die selektive Oxidationswärmebehandlung kürzer als der vorstehende Bereich ist, wird die Verstärkungsverbindung 22 möglicherweise nicht ausreichend geformt, und falls die Prozesszeit für die selektive Oxidationswärmebehandlung länger ist als der vorstehend genannte Bereich, wird der Prozess kompliziert und die Produktionskosten können steigen. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt, und die Prozesszeit kann unter Berücksichtigung anderer Prozessbedingungen und dergleichen variieren.A process time for the selective oxidation heat treatment may vary depending on a size and thickness of the reinforcing compound 22, an inner depth of the reinforcing compound 20 formed in the first phase 20, and the like. The process time for the selective oxidation heat treatment can be, for example, in the range from 1 minute to 10 hours, for example in the range from 1 to 3 hours at a temperature of 700°C to 850°C. If the process time for the selective oxidation heat treatment ment is shorter than the above range, the reinforcing joint 22 may not be sufficiently formed, and if the process time for the selective oxidation heat treatment is longer than the above range, the process becomes complicated and the production cost may increase. However, the present disclosure is not limited thereto, and the process time may vary considering other process conditions and the like.

Wie in (a) von 5 zur Bezugnahme dargestellt kann während der Reaktion von nur einigen der Elemente in dem Hoch-Entropie-Legierungsmaterial 10a mit einem Nichtmetall (z. B. Stickstoff oder Sauerstoff) in dem Schritt zur selektiven Verstärkung ST20 das Nichtmetall NM nur dann in das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial 10a (insbesondere die erste Phase 20a) eindringen, wenn eine Diffusionsgeschwindigkeit der Metalle M1 und M2 niedrig ist und eine Diffusionsgeschwindigkeit des Nichtmetalls NM hoch ist, um die Verstärkungsverbindung 22 als innere Niederschläge zu bilden. Im Gegensatz dazu, wie in (b) von 5 dargestellt, bewegen sich, wenn eine Diffusionsgeschwindigkeit von Metallen hoch und eine Diffusionsgeschwindigkeit von Stickstoff relativ niedrig ist, die Metalle M1 und M2 zur Oberfläche und das Nichtmetall NM kann nicht in das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial 10a (insbesondere die erste Phase 20a) eindringen, so dass ein Oberflächenfilm SF (z. B. ein Oxidfilm oder Nitridfilm oder der Schichtabschnitt 222 von 1) auf der Oberfläche gebildet werden kann.As in (a) of 5 shown for reference, during the reaction of only some of the elements in the high-entropy alloy material 10a with a non-metal (e.g., nitrogen or oxygen) in the selective amplification step ST20, the non-metal NM can only enter the high-entropy Alloy material 10a (particularly the first phase 20a) intrude when a diffusion speed of the metals M1 and M2 is low and a diffusion speed of the non-metal NM is high to form the reinforcing compound 22 as internal precipitates. In contrast, as in (b) of 5 shown, when a diffusion speed of metals is high and a diffusion speed of nitrogen is relatively low, the metals M1 and M2 move to the surface and the non-metal NM cannot penetrate into the high-entropy alloy material 10a (particularly the first phase 20a), so that a surface film SF (e.g. an oxide film or nitride film or the layer portion 222 of 1 ) can be formed on the surface.

Zusätzlich ist, wenn der Schritt zur selektiven Verstärkung (ST20) unter Prozessbedingungen mit niedriger Temperatur und hohem Gaspartialdruck ausgeführt wird, eine Diffusionsgeschwindigkeit der Metalle niedrig, so dass die Verstärkungsverbindung 22 ungleichmäßig gebildet werden kann. Ferner ist, wenn der Schritt zur selektiven Verstärkung (ST20) unter Prozessbedingungen mit hoher Temperatur und niedrigem Gaspartialdruck ausgeführt wird, eine Diffusionsgeschwindigkeit der Metalle hoch, so dass ein Oberflächenfilm gebildet werden kann. Wenn der Oberflächenfilm gebildet wird, ist eine Diffusionsgeschwindigkeit des Nichtmetalls in dem Oberflächenfilm sehr niedrig, wodurch die Diffusion des Nichtmetalls gehemmt wird, so dass es erforderlich ist, die Verstärkungsverbindung 22 zu bilden, während kein Oberflächenfilm gebildet wird. Es ist wichtig, die Verstärkungsverbindung 22 gleichmäßig in der ersten Phase 20 der Hoch-Entropie-Legierung 10 zu bilden; falls jedoch die Prozessbedingungen oder dergleichen nicht genau gesteuert werden oder falls der Oberflächenfilm teilweise gebildet wird, hemmt der Oberflächenfilm die Diffusion des Nichtmetalls, so dass die Verstärkungsverbindung 22 ungleichmäßig gebildet werden kann. Beispielsweise kann die Verstärkungsverbindung 22 in der Nähe der Oberfläche der ersten Phase mit einer hohen Dichte gebildet werden, und innerhalb der ersten Phase kann die Verstärkungsverbindung 22 nicht gebildet werden oder mit einer geringeren Dichte als an der Oberfläche gebildet werden.In addition, when the selective reinforcement step (ST20) is performed under process conditions of low temperature and high gas partial pressure, a diffusion speed of the metals is low, so that the reinforcement compound 22 may be formed non-uniformly. Further, when the selective amplification step (ST20) is performed under high temperature and low gas partial pressure process conditions, a diffusion speed of the metals is high, so that a surface film can be formed. When the surface film is formed, a diffusion speed of the non-metal in the surface film is very low, thereby inhibiting the diffusion of the non-metal, so that it is necessary to form the reinforcing compound 22 while no surface film is formed. It is important to form the reinforcing compound 22 uniformly in the first phase 20 of the high entropy alloy 10; however, if the process conditions or the like are not strictly controlled or if the surface film is partially formed, the surface film inhibits the diffusion of the nonmetal, so that the reinforcing compound 22 may be formed unevenly. For example, the reinforcing compound 22 may be formed near the surface of the first phase at a high density, and within the first phase, the reinforcing compound 22 may not be formed or may be formed at a lower density than at the surface.

Unter Berücksichtigung des Vorstehenden sind die Wärmebehandlungstemperatur, der Typ des reaktiven Gases (insbesondere des reaktiven Gases, das Wasserstoffgas enthält), das Volumenverhältnis und dergleichen in dieser Ausführungsform spezifisch definiert, so dass, wie in (a) von 5 dargestellt, die Bildung des Oberflächenfilms minimiert werden kann und das Nichtmetall NM effektiv in die erste Phase diffundiert werden kann, wodurch die Verstärkungsverbindung 22 gleichmäßig als innere Niederschläge gebildet wird. Wie vorstehend beschrieben, kann das Nichtmetall, das Sauerstoff oder Stickstoff enthält, tief in die erste Phase 20 diffundieren, so dass die Verstärkungsverbindung 22 tief in der ersten Phase 20 gleichmäßig gebildet werden kann, wodurch die Abriebfestigkeit der Hoch-Entropie-Legierung 10 erheblich verbessert wird. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Dementsprechend kann die Verstärkungsverbindung 22, die eine Schichtform aufweist, auf einer Teil der oder der gesamten Oberfläche der ersten Phase 20 gebildet werden oder kann sowohl in der Form mehrerer Niederschläge als auch in der Schichtform gebildet werden, in der die Verstärkungsverbindung 22 auf der Oberfläche gebildet wird.With the above in mind, the heat treatment temperature, the type of the reactive gas (particularly, the reactive gas containing hydrogen gas), the volume ratio and the like are specifically defined in this embodiment so that, as in (a) of 5 1, the formation of the surface film can be minimized and the non-metal NM can be effectively diffused into the first phase, thereby uniformly forming the reinforcing compound 22 as internal precipitates. As described above, the non-metal containing oxygen or nitrogen can be diffused deep into the first phase 20, so that the reinforcing compound 22 can be uniformly formed deep into the first phase 20, thereby greatly improving the abrasion resistance of the high-entropy alloy 10 becomes. However, the present disclosure is not limited to this. Accordingly, the reinforcing compound 22 having a layered form may be formed on part or all of the surface of the first phase 20, or may be formed both in the form of multiple precipitates and in the layered form in which the reinforcing compound 22 is formed on the surface becomes.

In dieser Ausführungsform kann durch Ausführen eines einfachen Prozesses zum spezifischen Definieren der Prozessbedingungen des Schritts zur selektiven Verstärkung (ST20) die Verstärkungsverbindung 22 in der ersten Phase 20 selektiv gebildet werden. Insbesondere kann, selbst wenn eine Zweiphasenlegierung oder eine Legierung mit mehreren Zusammensetzungen eine Zusammensetzung, die sich geringfügig von einer gewünschten Zusammensetzung unterscheidet, aufweist, die Hoch-Entropie-Legierung 10, die die gewünschten Eigenschaften besitzt, leicht produziert werden, indem das Verfahren zur Wärmebehandlung der Hoch-Entropie-Legierung 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. In diesem Fall kann die Verstärkungsverbindung 22 in Form von inneren Niederschlägen gebildet sein oder kann, falls notwendig, eine Schichtform aufweisen, in der die Verstärkungsverbindung 22 auf der Oberfläche gebildet ist. Auf diese Weise kann durch Ausführen des einfachen Prozesses die Hoch-Entropie-Legierung 10 mit ausgezeichneter Verformbarkeit, Festigkeit, Härte und Abriebfestigkeit produziert werden.In this embodiment, by performing a simple process of specifically defining the process conditions of the selective reinforcement step (ST20), the reinforcement link 22 in the first stage 20 can be formed selectively. In particular, even if a two-phase alloy or a multi-composition alloy has a composition slightly different from a desired composition, the high-entropy alloy 10 having the desired properties can be easily produced by the method of heat treatment of the high entropy alloy 10 according to the embodiment of the present disclosure. In this case, the reinforcing compound 22 may be formed in the form of internal deposits or, if necessary, may have a layered form in which the reinforcing compound 22 is formed on the surface. In this way, by performing the simple process, the high entropy alloy 10 excellent in formability, strength, hardness and abrasion resistance can be produced.

Die Hoch-Entropie-Legierung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann zur Herstellung verschiedener Produkte verwendet werden. Beispielsweise kann die Hoch-Entropie-Legierung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zum Herstellen eines Oldham-Rings verwendet werden, der die Drehung einer Schnecke verhindert und nur eine links-rechts Orbitalbewegung in einem Schneckenverdichter erlaubt. Der Oldham-Ring sollte eine ausgezeichnete Härte und Abriebfestigkeit aufweisen, um langfristige Zuverlässigkeit bereitzustellen, und ein Oldham-Ring mit ausgezeichneter Härte und Abriebfestigkeit kann gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung hergestellt werden. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt.The high entropy alloy according to the embodiment of the present disclosure can be used to manufacture various products. For example, the high entropy alloy according to the embodiment of the present disclosure can be used to fabricate an Oldham ring that prevents rotation of a scroll and allows only left-right orbital motion in a scroll compressor. The Oldham ring should have excellent hardness and abrasion resistance to provide long-term reliability, and an Oldham ring excellent in hardness and abrasion resistance can be manufactured according to the embodiment of the present disclosure. However, the present disclosure is not limited to this.

In der vorstehenden Beschreibung ist die Hoch-Entropie-Legierung 10, die die erste Phase 20, die als eine Fe-reiche Phase gebildet ist, und die zweite Phase 30, die als die Cu-reiche Phase gebildet ist, aufweist, als Beispiel präsentiert, in dem die Hoch-Entropie-Legierung 10 sowohl eine ausgezeichnete Festigkeit, die durch die Fe-reiche Phase bereitgestellt wird, als auch eine ausgezeichnete Verformbarkeit, die durch die Cu-reiche Phase bereitgestellt wird, aufweist, während die Materialkosten reduziert sind. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Dementsprechend kann die vorliegende Offenbarung auf verschiedene Typen von Hoch-Entropie-Legierungen 10 mit der ersten Phase 20 und der zweiten Phase 30, die unterschiedliche Zusammensetzungen besitzen, angewandt werden.In the above description, the high entropy alloy 10 having the first phase 20 formed as an Fe-rich phase and the second phase 30 formed as the Cu-rich phase is presented as an example in which the high entropy alloy 10 exhibits both excellent strength provided by the Fe-rich phase and excellent ductility provided by the Cu-rich phase while reducing the material cost. However, the present disclosure is not limited to this. Accordingly, the present disclosure may be applied to various types of high entropy alloys 10 having first phase 20 and second phase 30 having different compositions.

Nachstehend wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf experimentelle Beispiele genauer beschrieben. Die experimentellen Beispiele dienen jedoch lediglich der Veranschaulichung, und die vorliegende Offenbarung ist nicht darauf beschränkt.Hereinafter, the present disclosure will be described in more detail with reference to experimental examples. However, the experimental examples are merely illustrative, and the present disclosure is not limited thereto.

Beispiel 1example 1

Durch Vorbereiten eines Hoch-Entropie-Legierungsmaterials aus Al₁₅(FeCuMn)₈₅, das eine erste Phase und eine zweite Phase, die Eisen, Kupfer, Aluminium und Mangan in den in Tabelle 3 gezeigten Mengen (At.-%) enthalten, aufweist, und Zuführen eines reaktiven Gases bei einer Wärmebehandlungstemperatur von 700 °C wurde die selektive Nitrierwärmebehandlung durchgeführt, um eine Hoch-Entropie-Legierung zu produzieren. In diesem Fall wurden als das reaktive Gas ein einzelnes Stickstoffgas, ein Ammoniakgas und ein Wasserstoffgas in einem Volumenverhältnis von 0,855 : 0,095 : 0,05 verwendet. Tabelle 3 Eisen [At.-%] Kupfer [At.-%] Aluminium [At.-%] Mangan [At.-%] Erste Phase 49,25 6,15 13,27 31,33 Zweite Phase 5,96 59,92 15,73 18,39 By preparing a high-entropy alloy material of Al ₁₅ (FeCuMn) ₈₅ having a first phase and a second phase containing iron, copper, aluminum and manganese in the amounts (at%) shown in Table 3, and supplying a reactive gas at a heat treatment temperature of 700°C, the selective nitriding heat treatment was performed to produce a high-entropy alloy. In this case, as the reactive gas, a single nitrogen gas, an ammonia gas, and a hydrogen gas were used in a volume ratio of 0.855:0.095:0.05. Table 3 Iron [at%] Copper [at%] Aluminum [at%] Manganese [at%] First phase 49.25 6:15 13:27 31:33 second phase 5.96 59.92 15.73 18.39

Beispiel 2example 2

Die Hoch-Entropie-Legierung wurde produziert, indem das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 einer selektiven Nitrierwärmebehandlung unterzogen wurde, mit der Ausnahme, dass die Wärmebehandlungstemperatur 800 °C war.The high entropy alloy was produced by subjecting the high entropy alloy material to selective nitriding heat treatment in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature was 800°C.

Beispiel 3Example 3

Die Hoch-Entropie-Legierung wurde produziert, indem das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 einer selektiven Nitrierwärmebehandlung unterzogen wurde, mit der Ausnahme, dass die Wärmebehandlungstemperatur 900 °C war.The high entropy alloy was produced by subjecting the high entropy alloy material to selective nitriding heat treatment in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment temperature was 900°C.

Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop-Bilder (FE-SEM-Bilder) des in den Beispielen 1 bis 3 verwendeten Hoch-Entropie-Legierungsmaterials sind in 6 gezeigt. Unter Bezugnahme auf 6 ist zu sehen, dass das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial eine erste Phase, die relativ dunkler gezeigt ist (mit dem Bezugszeichen 1 in der linken oberen Ansicht von 6 angegebener Abschnitt), und eine zweite Phase, die relativ heller gezeigt ist (mit dem Bezugszeichen 2 in der linken oberen Ansicht von 6 angegebener Abschnitt), aufweist.Field emission scanning electron microscope (FE-SEM) images of the high-entropy alloy material used in Examples 1 to 3 are in FIG 6 shown. With reference to 6 It can be seen that the high entropy alloy material has a first phase which is shown relatively darker (referenced 1 in the upper left view of FIG 6 indicated section), and a second phase shown relatively lighter (referenced 2 in the upper left view of FIG 6 specified section).

Lichtmikroskopbilder eines Querschnitts der Hoch-Entropie-Legierung aus Beispiel 1 sind in 7 gezeigt. 7 (a) ist ein Bild, das nach dem Ausführen einer selektiven Nitrierwärmebehandlung von einer Stunde erhalten wurde. 7 (b) ist ein Bild, das nach dem Ausführen einer selektiven Nitrierwärmebehandlung von zwei Stunden erhalten wurde. Als Referenz ist ein Abschnitt, der dunkler als die erste Phase ist und im Lichtmikroskopbild relativ dunkel dargestellt ist, ein Abschnitt, an dem ein Nitridfilm oder ein in der Verstärkungsverbindung enthaltenes Nitrid gebildet ist.Light micrographs of a cross section of the high entropy alloy from Example 1 are in 7 shown. 7 (a) Fig. 14 is an image obtained after performing selective nitriding heat treatment for one hour. 7 (b) Fig. 14 is an image taken after performing selective nitriding heat treatment development of two hours was obtained. For reference, a portion darker than the first phase and shown relatively dark in the light microscopic image is a portion where a nitride film or a nitride contained in the reinforcing compound is formed.

Bezug nehmend auf (a) in 7 ist zu sehen, dass kein Nitrid oder Nitridfilm in großer Menge gebildet wurde, wenn die selektive Nitrierwärmebehandlung bei 700 °C für eine Stunde durchgeführt wurde. Bezug nehmend auf (b) in 7 ist zu sehen, dass ein Nitrid oder Nitridfilm gleichmäßig nahe der Oberfläche gebildet wurde, wenn die selektive Nitrierwärmebehandlung bei 700 °C für zwei Stunden durchgeführt wurde.Referring to (a) in 7 it can be seen that no nitride or nitride film was formed in a large amount when the selective nitriding heat treatment was performed at 700°C for one hour. Referring to (b) in 7 It can be seen that a nitride or nitride film was uniformly formed near the surface when the selective nitriding heat treatment was performed at 700°C for 2 hours.

Lichtmikroskopbilder eines Querschnitts der Hoch-Entropie-Legierung aus Beispiel 2 sind in 8 gezeigt. 8 (a) ist ein Bild, das durch Ausführen einer selektiven Nitrierwärmebehandlung von einer Stunde erhalten wurde. 8 (b) ist ein Bild, das durch Ausführen einer selektiven Nitrierwärmebehandlung von zwei Stunden erhalten wurde.Light micrographs of a cross section of the high entropy alloy from example 2 are in 8th shown. 8 (a) Fig. 14 is an image obtained by performing selective nitriding heat treatment for one hour. 8 (b) 14 is an image obtained by performing a selective nitriding heat treatment for 2 hours.

Bezug nehmend auf (a) in 8 ist zu sehen, dass ein Nitrid oder Nitridfilm in großer Menge in der Nähe der Oberfläche gebildet wurde, wenn die selektive Nitrierwärmebehandlung bei 800 °C für eine Stunde durchgeführt wurde. Bezug nehmend auf (b) von 8 ist zu sehen, dass ein Nitrid bis zu einer Tiefe von maximal 60 µm gebildet wurde, wenn die selektive Nitrierwärmebehandlung bei 800 °C für zwei Stunden durchgeführt wurde.Referring to (a) in 8th It can be seen that a nitride or nitride film was formed in a large amount in the vicinity of the surface when the selective nitriding heat treatment was performed at 800°C for one hour. Referring to (b) of 8th It can be seen that a nitride was formed to a maximum depth of 60 µm when the selective nitriding heat treatment was performed at 800°C for 2 hours.

Lichtmikroskopbilder eines Querschnitts der Hoch-Entropie-Legierung aus Beispiel 3 sind in 9 gezeigt. 9 (a) ist ein Bild, das nach dem Ausführen einer selektiven Nitrierwärmebehandlung für eine Stunde erhalten wurde. 9 (b) ist ein Bild, das nach dem Ausführen einer selektiven Nitrierwärmebehandlung für zwei Stunden erhalten wurde.Light micrographs of a cross section of the high entropy alloy from example 3 are in 9 shown. 9 (a) 14 is an image obtained after performing a selective nitriding heat treatment for one hour. 9 (b) 14 is an image obtained after performing a selective nitriding heat treatment for two hours.

Bezug nehmend auf (a) in 9 ist zu sehen, dass ein Nitrid in der Nähe der Oberfläche gebildet wurde, wenn die selektive Nitrierwärmebehandlung bei 900 °C für eine Stunde durchgeführt wurde, jedoch ein Abschnitt, in dem sich das Nitrid teilweise ansammelte, beobachtet wurde. Bezug nehmend auf (b) von 8 ist zu sehen, dass ein Nitrid bis zu einer großen Tiefe gebildet wurde, wenn die selektive Nitrierwärmebehandlung bei 900 °C für zwei Stunden durchgeführt wurde.Referring to (a) in 9 It can be seen that a nitride was formed near the surface when the selective nitriding heat treatment was performed at 900°C for one hour, but a portion where the nitride was partially accumulated was observed. Referring to (b) of 8th It can be seen that a nitride was formed to a large depth when the selective nitriding heat treatment was performed at 900°C for 2 hours.

Bezug nehmend auf die 7 bis 9 kann bestätigt werden, dass dann, wenn die Prozesszeit bei jeder Wärmebehandlungstemperatur verlängert wurde, das Nitrid bis in eine große Tiefe gebildet wurde und eine relativ gleichmäßige Nitrierung erhalten wurde. Ferner wurden in dem Fall, in dem die Wärmebehandlungstemperatur 900 °C war, im Vergleich zu 700 °C und 800 °C Nitridansammlungen beobachtet, und die anfängliche Nitrierung war ungleichmäßig, wobei sich nach dem Nitrierprozess ein ungleichmäßiger Film bildete. Zusätzlich ist zu sehen, dass das Nitrid bis zu einer größeren Tiefe gebildet wurde, wenn die Wärmebehandlungstemperatur 800 °C statt 700 °C war. Das heißt, durch Ausführen der selektiven Nitrierwärmebehandlung für eine Prozesszeit von 1 bis 3 Stunden bei der Wärmebehandlungstemperatur von 750 °C bis 850 °C kann das Nitrid bis zu einer größeren Tiefe gebildet werden.Referring to the 7 until 9 it can be confirmed that when the process time was lengthened at each heat treatment temperature, the nitride was formed to a large depth and relatively uniform nitriding was obtained. Further, in the case where the heat treatment temperature was 900°C, compared to 700°C and 800°C, accumulations of nitride were observed, and the initial nitriding was uneven, with an uneven film being formed after the nitriding process. In addition, it can be seen that the nitride was formed to a greater depth when the heat treatment temperature was 800°C instead of 700°C. That is, by performing the selective nitriding heat treatment for a process time of 1 to 3 hours at the heat treatment temperature of 750°C to 850°C, the nitride can be formed to a greater depth.

Die 10 bis 12 zeigen FE-SEM/EDS-Bilder der Hoch-Entropie-Legierung in den Beispielen 1 bis 3, bei der die selektive Nitrierwärmebehandlung für zwei Stunden durchgeführt wurde.The 10 until 12 Fig. 12 shows FE-SEM/EDS images of the high entropy alloy in Examples 1 to 3 in which the selective nitriding heat treatment was performed for two hours.

Bezug nehmend auf 10 ist zu sehen, dass bei der Hoch-Entropie-Legierung von Beispiel 1 eine Nitrierbehandlung durchgeführt wurde, bei der Mangan und Aluminium nicht zu der Oberfläche diffundiert sind, sondern das Nitrid nur in die erste Phase eingedrungen ist. Bezug nehmend auf 11 ist zu sehen, dass in der Hoch-Entropie-Legierung von Beispiel 2 die Mangankonzentration auf der Oberfläche der zweiten Phase zunahm. Bezug nehmend auf 12 ist zu sehen, dass in der Hoch-Entropie-Legierung von Beispiel 3 die Mangan- und Aluminiumkonzentrationen auf der Oberfläche der ersten und zweiten Phase zunahmen.Referring to 10 it can be seen that the high entropy alloy of Example 1 was subjected to a nitriding treatment in which manganese and aluminum were not diffused to the surface but the nitride was penetrated only into the first phase. Referring to 11 it can be seen that in the high entropy alloy of Example 2, the manganese concentration increased on the surface of the second phase. Referring to 12 it can be seen that in the high entropy alloy of Example 3, the manganese and aluminum concentrations increased on the surface of the first and second phases.

Basierend auf dem Vorstehenden ist zu sehen, dass mit steigender Wärmebehandlungstemperatur während der selektiven Nitrierwärmebehandlung die Diffusionsgeschwindigkeiten von Stickstoff und Mangan ähnlich werden und Mangan schneller als Stickstoff auf der zweiten Phase diffundiert. Dementsprechend diffundiert in der Hoch-Entropie-Legierung in Beispiel 2 mit der Wärmebehandlungstemperatur von 800 °C das Mangan so, dass Mangannitrid (MnN) auf der Oberfläche der zweiten Phase gebildet wurde und Nitrierung auch auf der ersten Phase durchgeführt wurde. Mit steigender Temperatur nimmt die Diffusionsgeschwindigkeit von Metall schneller zu, so dass in der Hoch-Entropie-Legierung in Beispiel 3 mit der Wärmebehandlungstemperatur von 900 °C eine Diffusionsgeschwindigkeit des Stickstoffs ähnlich einer Diffusionsgeschwindigkeit von Metall auf der ersten Phase ist, so dass Mangan und Aluminium gleichzeitig ein Nitrid bilden können.Based on the above, it can be seen that as the heat treatment temperature increases during the selective nitriding heat treatment, the diffusion rates of nitrogen and manganese become similar and manganese diffuses faster than nitrogen on the second phase. Accordingly, in the high entropy alloy in Example 2 with the heat treatment temperature of 800°C, the manganese diffuses so that manganese nitride (MnN) was formed on the surface of the second phase and nitriding was also performed on the first phase. As the temperature rises, the diffusion rate of metal increases more rapidly, so that in the high-entropy alloy in Example 3 with the heat treatment temperature of 900°C, a diffusion rate of nitrogen is similar to a diffusion rate ity of metal on the first phase is such that manganese and aluminum can form a nitride at the same time.

Zusätzlich wurde der Nitridgehalt gemäß der der Tiefe ab der Oberfläche für das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial (Vergleichsbeispiel) und die Hoch-Entropie-Legierung in den Beispielen 1 bis 3, bei denen die selektive Nitrierwärmebehandlung für zwei Stunden durchgeführt wurde, gemessen, und die Ergebnisse sind in 13 gezeigt. In diesem Fall wurde der Nitridgehalt durch Glimmentladungsspektroskopie gemessen. Die Auflösung der Messgeräte war < 0,025 mm, und der detektierbare Gehalt war 0,1 ppm.In addition, the nitride content was measured according to the depth from the surface for the high entropy alloy material (comparative example) and the high entropy alloy in Examples 1 to 3 in which the selective nitriding heat treatment was performed for two hours, and the results are in 13 shown. In this case, the nitride content was measured by glow discharge spectroscopy. The resolution of the gauges was <0.025 mm and the detectable level was 0.1 ppm.

Bezug nehmend auf 13 ist zu sehen, dass im Vergleich zu der Hoch-Entropie-Legierung in Beispiel 3 mit der Wärmebehandlungstemperatur von 900 °C die Hoch-Entropie-Legierung in Beispiel 2 mit der Wärmebehandlungstemperatur von 800 °C einen viel höheren Nitridgehalt auf der Oberfläche aufweist und in der Hoch-Entropie-Legierung in Beispiel 1 mit der Wärmebehandlungstemperatur von 700 °C der Nitridgehalt auf der Oberfläche zunimmt, jedoch in geringerem Maße als in den Beispielen 2 und 3. Es kann vorhergesagt werden, dass in Beispiel 3 mit der Wärmebehandlungstemperatur von 900 °C, bei der Dampfphasenzersetzung von Ammoniak stattfindet, so dass Ammoniak möglicherweise nicht in einem stabilen Zustand vorhanden ist und somit die Hoch-Entropie-Legierung in Beispiel 2 mit der Wärmebehandlungstemperatur von 800 °C einen höheren Stickstoffgehalt aufweisen kann.Referring to 13 it can be seen that compared to the high entropy alloy in Example 3 with the heat treatment temperature of 900 °C, the high entropy alloy in Example 2 with the heat treatment temperature of 800 °C has much higher nitride content on the surface and in of the high entropy alloy in Example 1 with the heat treatment temperature of 700°C, the nitride content on the surface increases, but to a lesser extent than in Examples 2 and 3. It can be predicted that in Example 3 with the heat treatment temperature of 900° C in which vapor-phase decomposition of ammonia occurs, so ammonia may not exist in a stable state and thus the high-entropy alloy in Example 2 with the heat treatment temperature of 800°C may have a higher nitrogen content.

Ferner wurde der Gehalt jedes Elements in Abhängigkeit von der Tiefe ab der Oberfläche für die Hoch-Entropie-Legierung in den Beispielen 1 bis 3, in denen die selektive Nitrierwärmebehandlung für zwei Stunden durchgeführt wurde, gemessen, und die Ergebnisse sind in den 14 bis 16 gezeigt.Further, the content of each element was measured as a function of the depth from the surface for the high entropy alloy in Examples 1 to 3 in which the selective nitriding heat treatment was performed for 2 hours, and the results are shown in FIGS 14 until 16 shown.

Bezug nehmend auf. 14 ist zu sehen, dass in der Hoch-Entropie-Legierung von Beispiel 1 der Gehalt jedes Elements in Abhängigkeit von der Tiefe konstant war, ohne signifikante Veränderung, und dass ein Nitriertiefe gering war. Dies ist auf eine langsame Diffusionsgeschwindigkeit jedes Elements zurückzuführen.Referring to. It can be seen from FIG. 14 that in the high-entropy alloy of Example 1, the content of each element was constant depending on the depth without significant change, and a nitriding depth was small. This is due to a slow diffusion rate of each element.

Bezug nehmend auf 15 und 16 ist zu sehen, dass in der Hoch-Entropie-Legierung der Beispiele 2 und 3 eine Änderung des Gehalts jedes Elements in Abhängigkeit von der Tiefe vorhanden war. Insbesondere steigt der Mangangehalt auf der Oberfläche der Legierung stark an, im Inneren der Legierung war jedoch ein Bereich vorhanden, in dem der Gehalt abnahm. Es ist zu sehen, dass Mangan durch Diffusion an die Oberfläche gelangte und der Stickstoffgehalt auf der Oberfläche ebenfalls zunahm, was zeigt, dass das diffundierte Mangan mit dem Stickstoff auf der Oberfläche reagierte, um ein Nitrid zu bilden. Aus Beispiel 3 ist zu erkennen, dass die Diffusionsgeschwindigkeit eines Metallelements sehr hoch war, was zu einer großen Veränderung des Gehalts führte, und dass der Nitrierungsgrad aufgrund der Zersetzung des Ammoniaks in der Dampfphase geringer war als in Beispiel 2.Referring to 15 and 16 It can be seen that in the high entropy alloy of Examples 2 and 3, there was a change in the content of each element depending on the depth. In particular, the manganese content increases sharply on the surface of the alloy, but there was a region in the interior of the alloy where the content decreased. It can be seen that manganese diffused to the surface and the nitrogen content on the surface also increased, showing that the diffused manganese reacted with the nitrogen on the surface to form a nitride. From Example 3, it can be seen that the diffusion speed of a metal element was very high, resulting in a large change in the content, and the degree of nitration was lower than in Example 2 due to the decomposition of ammonia in the vapor phase.

Indessen wurde die Härte für das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial (Vergleichsbeispiel) und die Hoch-Entropie-Legierung in den Beispielen 1 bis 3, bei denen die selektive Nitrierwärmebehandlung für zwei Stunden durchgeführt wurde, gemessen, und die Ergebnisse sind in 17 gezeigt. Als Referenz wurde die Härte auf der Oberfläche und innerhalb sowohl der ersten Phase als auch der zweiten Phase gemessen, und die relativen Werte jedes Abschnitts sind basierend auf 100 % der Härte der Hoch-Entropie-Legierung vor der selektiven Nitrierwärmebehandlung gezeigt.Meanwhile, the hardness was measured for the high entropy alloy material (comparative example) and the high entropy alloy in Examples 1 to 3 in which the selective nitriding heat treatment was performed for two hours, and the results are in FIG 17 shown. For reference, the hardness was measured on the surface and inside both the first phase and the second phase, and the relative values of each section are shown based on 100% of the hardness of the high entropy alloy before the selective nitriding heat treatment.

Bezug nehmend auf 17 wurde keine signifikante Veränderung der Härte innerhalb der ersten Phase und der zweiten Phase vor und nach dem Durchführen der Wärmebehandlung beobachtet.Referring to 17 no significant change in hardness was observed within the first phase and the second phase before and after the heat treatment was performed.

Ferner ist zu erkennen, dass die Härte der Hoch-Entropie-Legierung in den Beispielen 1 bis 3 erheblich um das Zwei- bis Vierfache anstieg, nachdem die selektive Nitrierwärmebehandlung auf der Oberfläche der ersten Phase durchgeführt wurde. Es ist zu erkennen, dass in Beispiel 3 mit der Wärmebehandlungstemperatur von 900 °C, ein Grad der Erhöhung der Härte nicht höher war als in den Beispielen 1 und 2. Der Grund dafür, dass der Grad der Erhöhung der Härte in Beispiel 3 geringer ist als in den Beispielen 1 und 2, liegt darin, dass in Beispiel 3 eine größere Menge von Mangan und Aluminium während der selektiven Nitrierwärmebehandlung in der Legierung diffundierte und mit Stickstoff auf der Oberfläche reagierte, um ein ungleichmäßiges Nitrid zu bilden. Darüber hinaus wurde bei einer geringeren Stickstoffkonzentration auf der Oberfläche als in Beispiel 2 weniger Nitrierung als in Beispiel 2 ausgeführt. Im Gegensatz dazu wurde beobachtet, dass die Härte der Hoch-Entropie-Legierung in den Beispielen 1 bis 3 auf der Oberfläche der zweiten Phase vor und nach dem Durchführen der selektiven Nitrierwärmebehandlung leicht anstieg, jedoch wurde keine signifikante Veränderung der Härte im Vergleich zur Oberfläche der ersten Phase beobachtet. Der Grund dafür, dass die Härte auf der Oberfläche der zweiten Phase leicht anstieg, ist die Bildung eines Oberflächenfilms (z. B. einer zusätzlichen Mangannitrid enthaltenden Verbindungsschicht).Further, it can be seen that the hardness of the high entropy alloy in Examples 1 to 3 increased significantly by 2 to 4 times after the selective nitriding heat treatment was performed on the surface of the first phase. It can be seen that in Example 3 with the heat treatment temperature of 900°C, a degree of increase in hardness was not higher than in Examples 1 and 2. The reason that the degree of increase in hardness in Example 3 is smaller than Examples 1 and 2 is that, in Example 3, a larger amount of manganese and aluminum diffused in the alloy during the selective nitriding heat treatment and reacted with nitrogen on the surface to form an uneven nitride. In addition, with a lower nitrogen concentration on the surface than in Example 2, less nitriding was carried out than in Example 2. In contrast, it was observed that the hardness of the high-entropy alloy in Examples 1 to 3 on the surface of the second phase increased slightly before and after performing the selective nitriding heat treatment, but no significant change in hardness compared to the surface of the first phase observed. The reason that the hardness slightly increased on the surface of the second phase is the formation of a surface film (e.g., an additional compound layer containing manganese nitride).

Dementsprechend ist zu erkennen, dass die selektive Nitrierwärmebehandlung in den Beispielen 1 bis 3 auf der ersten Phase durchgeführt wurde. Insbesondere wurde die selektive Nitrierwärmebehandlung durchgeführt, um in Beispiel 2 eine ausgezeichnete Härte zu erhalten.Accordingly, it can be seen that the selective nitriding heat treatment was performed on the first phase in Examples 1 to 3. In particular, the selective nitriding heat treatment was performed to obtain excellent hardness in Example 2.

Indessen wurde eine Abriebfestigkeitsprüfung für das Hoch-Entropie-Legierungsmaterial (Vergleichsbeispiel) und die Hoch-Entropie-Legierung in den Beispielen 1 bis 3, bei denen die selektive Nitrierwärmebehandlung für zwei Stunden durchgeführt wurde, durchgeführt, und die Bilder der Verschleißspuren sind in 18 als (a), (b), (c) und (d) gezeigt. Zusätzlich ist in Tabelle 4 eine aus dem Abriebfestigkeitstest resultierende Massenänderung gezeigt. Der Abriebfestigkeitstest wurde durch Vergleichen des Gewichts einer Probe vor und nach dem Test und Messen einer Geschwindigkeit der Massenänderung (Massenverlust) durchgeführt, und ein Grad der Verbesserung der Abriebfestigkeit wurde basierend auf dem Massenverlust bestimmt. In diesem Fall sind in dem Abriebfestigkeitstest des Oldham-Rings nicht nur eine Geschwindigkeit der Massenänderung eines Basismaterials (Hoch-Entropie-Legierungsmaterial oder Hoch-Entropie-Legierung), sondern auch die Geschwindigkeit der Massenänderung eines Gegenmaterials wichtig, so dass sowohl die Geschwindigkeit der Massenänderung des Basismaterials als auch die Geschwindigkeit der Massenänderung des Gegenmaterials gemessen wurden. [Tabelle 4] Vor dem Test [relativer Wert, %] Nach dem Test [relativer Wert, %] Geschwindigk eit der Massenänderu ng [%] Vergleichsbeispiel Basismaterial 100 99,938 0,062 Gegenmaterial 100 99,751 0,249 Beispiel 1 Basismaterial 100 99,941 0,059 Gegenmaterial 100 99,810 0,190 Beispiel 2 Basismaterial 100 99,994 0,006 Gegenmaterial 100 99,894 0,106 Beispiel 3 Basismaterial 100 99,971 0,029 Gegenmaterial 100 99,828 0,172 Meanwhile, an abrasion resistance test was conducted for the high entropy alloy material (comparative example) and the high entropy alloy in Examples 1 to 3 in which the selective nitriding heat treatment was performed for two hours, and the wear trace images are in FIG 18 shown as (a), (b), (c) and (d). In addition, a mass change resulting from the abrasion resistance test is shown in Table 4. The abrasion resistance test was performed by comparing the weight of a sample before and after the test and measuring a mass change rate (mass loss), and a degree of improvement in abrasion resistance was determined based on the mass loss. In this case, in the abrasion resistance test of the Oldham ring, not only a mass change rate of a base material (high-entropy alloy material or high-entropy alloy) but also a mass change rate of a mating material are important, so that both the mass change rate of the base material and the rate of mass change of the counter material were measured. [Table 4] Before the test [relative value, %] After the test [relative value, %] Speed of mass change [%] comparative example base material 100 99.938 0.062 counter material 100 99,751 0.249 example 1 base material 100 99.941 0.059 counter material 100 99,810 0.190 example 2 base material 100 99.994 0.006 counter material 100 99,894 0.106 Example 3 base material 100 99.971 0.029 counter material 100 99.828 0.172

Bezug nehmend auf Tabelle 4 ist zu sehen, dass das Basismaterial (Hoch-Entropie-Legierung) und das Gegenmaterial in den Beispielen 1 bis 3 eine geringere Geschwindigkeit der Massenänderung, d. h. einen geringeren Massenverlust, aufweisen als die Geschwindigkeit der Massenänderung des Basismaterials (Hoch-Entropie-Legierungsmaterial) und des Gegenmaterials in Vergleichsbeispiel 1. Ferner ist, Bezug nehmend auf 18, die Verschleißspurbreite der Hoch-Entropie-Legierung in den Beispielen 1 bis 3 kleiner als die Verschleißspurbreite in Vergleichsbeispiel 1. Das liegt daran, dass durch die selektive Nitrierbehandlung ein Nitrid, d.h. eine aushärtende Verbindung, gebildet wurde.Referring to Table 4, it can be seen that the base material (high-entropy alloy) and the counterpart material in Examples 1 to 3 have a lower mass change rate, ie, lower mass loss, than the mass change rate of the base material (high-entropy entropy alloy material) and the counter material in Comparative Example 1. Further, referring to FIG 18 , the wear mark width of the high-entropy alloy in Examples 1 to 3 is smaller than the wear mark width in Comparative Example 1. This is because a nitride, ie, a hardening compound, was formed by the selective nitriding treatment.

Insbesondere weist die Hoch-Entropie-Legierung in Beispiel 2 mit der Wärmebehandlungstemperatur von 800 °C die kleinste Verschleißspurbreite auf, und eine Geschwindigkeit der Massenänderung nimmt im Vergleich zu dem Hoch-Entropie-Legierungsmaterial im Vergleichsbeispiel um 90 % oder mehr ab, so dass die Abriebfestigkeit um das Zehnfache oder mehr ansteigt.In particular, the high entropy alloy in Example 2 with the heat treatment temperature of 800 °C has the smallest wear trace width, and a mass change speed decreases by 90% or more compared to the high entropy alloy material in the comparative example, so that the Abrasion resistance increases by a factor of ten or more.

19 zeigt Lichtmikroskopbilder eines Querschnitts der Hoch-Entropie-Legierung aus Beispiel 2, in dem die selektive Nitrierwärmebehandlung für zwei Stunden durchgeführt wurde. In 19 sind (b) und (c) teilweise vergrößerte Mikroskopbilder des Abschnitts (a) von 19. 19 Figure 12 shows light micrographs of a cross section of the high entropy alloy of Example 2 in which the selective nitriding heat treatment was performed for two hours. In 19 (b) and (c) are partially magnified microscopic images of portion (a) of FIG 19 .

Bezug nehmend auf 19 können Form, Dichte und dergleichen eines Querschnitts der Hoch-Entropie-Legierung in Beispiel 2 nahe der Oberfläche und im Inneren unterschiedlich sein. Das heißt, wie in (b) und (c) von 19 gezeigt, ein Nitrid ist in Form von feinen Niederschlägen in der Nähe der Oberfläche vorhanden, und innerhalb der Legierung kann das Nitrid eine größere Größe, Dicke, Länge, Fläche und dergleichen als in der Nähe der Oberfläche aufweisen. Wie vorstehend beschrieben kann, da ein feineres Nitrid nahe der Oberfläche gebildet wird, die Härte und Abriebfestigkeit nahe der Oberfläche verbessert sein.Referring to 19 Shape, density and the like of a cross section of the high entropy alloy in Example 2 may be different near the surface and inside. That is, as in (b) and (c) of 19 shown, a nitride is present in the form of fine precipitates near the surface, and within the alloy the nitride can be of greater size, thickness, length, area and the same as near the surface. As described above, since finer nitride is formed near the surface, hardness and abrasion resistance near the surface can be improved.

Die in den Ausführungsformen beschriebenen Merkmale, Strukturen, Effekte und dergleichen sind in wenigstens einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung enthalten und sind nicht notwendigerweise auf nur eine Ausführungsform beschränkt. Darüber hinaus können die in den Ausführungsformen dargestellten Merkmale, Strukturen, Effekte und dergleichen durch Fachleute der Technik, zu der die Ausführungsformen gehören, kombiniert und modifiziert werden. Deshalb ist zu verstehen, dass die kombinierten und modifizierten Ausführungsformen in der vorliegenden Offenlegung enthalten sind.The features, structures, effects, and the like described in the embodiments are included in at least one embodiment of the present disclosure and are not necessarily limited to only one embodiment. Moreover, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments can be combined and modified by those skilled in the art to which the embodiments pertain. Therefore, it is understood that the combined and modified embodiments are included in the present disclosure.

Claims

A high entropy alloy comprising a first phase and a second phase containing iron and copper and iron and a first non-copper metal, respectively, and having different compositions, one formed by chemical bonding of the first metal and a non-metal reinforcement compound formed is selectively included in the first phase.

High entropy alloy after claim 1 wherein the reinforcing compound is formed as internal precipitates present within the first phase.

High entropy alloy after claim 1 wherein the reinforcement compound comprises a first reinforcement precipitate formed near a surface of the first phase and having a first size, and a second reinforcement precipitate formed within the first phase and having a larger size than the first size.

High entropy alloy after claim 1 wherein the strength or hardness of the first phase is greater than the strength or hardness of the second phase and the reinforcing compound is not formed in the second phase.

High entropy alloy after claim 4 , where the hardness of the first phase is twice or greater than the hardness of the second phase.

High entropy alloy after claim 1 , wherein the first phase is an Fe-rich phase and the second phase is a Cu-rich phase.

High entropy alloy after claim 1 , wherein the first metal comprises aluminum.

High entropy alloy after claim 1 , wherein the nonmetal has a higher solubility in the first phase than in the second phase and has a higher diffusion rate in the first phase than in the second phase.

High entropy alloy after claim 1 , where the nonmetal comprises nitrogen or oxygen.

High entropy alloy after claim 1 , wherein the reinforcing compound comprises aluminum nitride (AlN).

A method of heat treating a high entropy alloy, the method comprising: a preparation step of preparing a high-entropy alloy material comprising a first phase and a second phase comprising iron and copper and iron and a first non-copper metal, respectively, and having different compositions; and a selective reinforcement step of forming a reinforcement compound in the first phase by performing a heat treatment using a non-metal for a chemical reaction between the first metal included in the first phase and the non-metal.

procedure after claim 11 , wherein the first metal comprises aluminum.

procedure after claim 11 , wherein the nonmetal has a higher solubility in the first phase than in the second phase and has a higher diffusion rate in the first phase than in the second phase.

procedure after claim 11 wherein the non-metal comprises nitrogen or oxygen, so that the selective strengthening step is performed by a nitriding treatment or an oxidizing treatment.

procedure after claim 11 wherein the selective strengthening step is performed at a heat treatment temperature in the range of 500°C to 1500°C.

procedure after claim 11 wherein the step of selectively reinforcing is performed by nitriding treatment using a reactive gas containing an ammonia gas and a hydrogen gas and the first metal containing aluminum so that the reinforcing compound comprises aluminum nitride (AIN).

procedure after Claim 16 wherein the hydrogen gas is contained in an amount of 10% by volume or less based on a total of 100% by volume of the reactive gas.

procedure after claim 11 , wherein the first phase is an Fe-rich phase and the second phase is a Cu-rich phase.

procedure after claim 11 wherein the reinforcing compound is formed as internal precipitates present within the first phase.

procedure after claim 11 wherein the strength or hardness of the first phase is greater than the strength or hardness of the second phase and the reinforcing compound is not formed in the second phase.