Factores intrínsecos responsables de la naturaleza quebradiza frente a la dúctil de aleaciones refractarias de alta entropía

Resumen Las aleaciones refractarias de alta entropía (RHEAs) son de interés para aplicaciones a temperaturas ultraltas. Para superar sus inconvenientes —quebradura a baja temperatura y mala resistencia a la fluencia a altas temperaturas— se necesita una mejor comprensión fundamental. Mediante experimentos, teoría y modelado, investigamos aleaciones RHEAs prototípicas cúbicas centradas en el cuerpo (BCC), TiZrHfNbTa y VNbMoTaW. La primera es compresible a 77 K, mientras que la segunda no lo es por debajo de 298 K. Los elementos de empaquetamiento compacto hexagonal (HCP) en TiZrHfNbTa disminuyen su energía de núcleo de dislocación, aumentan la distorsión de la red y reducen su módulo de corte en relación con VNbMoTaW cuyos elementos son todos BCC. Las dislocaciones en tornillo dominan la plasticidad de TiZrHfNbTa, pero existen números iguales de bordes y tornillos en VNbTaMoW. Los núcleos de dislocación son compactos en VNbTaMoW y extendidos en TiZrHfNbTa, y se activan diferentes planos de deslizamiento macroscópicos en las dos RHEAs, lo que atribuimos a la concentración de elementos HCP. Nuestros hallazgos demuestran cómo la ductilidad y la resistencia pueden controlarse a través de la relación de elementos HCP a BCC en RHEAs.