Refractory complex concentrated alloys: high throughput mapping of a compositional space
Project goals
Phase diagrams are core tools in solid-state physics and materials science and are of utmost interest for designing metallic materials, including a new class of alloys referred to as Complex Concentrated Alloys (CCAs). Contrary to the development of traditional alloys based on one principal element, which requires exploring only corners of multi-element phase diagrams, we aim at exploring central parts of the multi-dimensional phase diagrams of CCAs. Such phase diagrams must be determined empirically, which seems to be an impossible task due to the vast composition space of CCAs. We propose employing the Field Assisted Sintering Technique (FAST) for manufacturing of gradient samples of selected CCAs from blended elemental powders for a high throughput analysis. Detailed characterization of each gradient sample allows us to map a significant part of the multi-dimensional phase diagram. Quinary phase diagrams of three important alloying systems showing promising properties for high-temperature applications (so-called refractory CCA) will be constructed by this innovative approach.
Keywords
complex concentrated alloyshigh entropy alloysphase diagramspark plasma sinteringmicrostructure
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
SGA0202200004
Main participants
Ústav fyziky plazmatu AV ČR, v. v. i.
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
22-24563S
Alternative language
Project name in Czech
Vysokoteplotní komplexní koncentrované slitiny: efektivní mapování kompozičního prostoru
Annotation in Czech
Fázové diagramy jsou nepostradatelným nástrojem pro návrh nových kovových materiálů, například v nově se rozvíjející oblasti slitin s vysokou entropií – komplexních koncentrovaných slitin (CCAs). V případě tradičních slitin s jedním dominantním prvkem fakticky zkoumáme pouze okrajové části vícedimenzionálních fázových diagramů. V tomto projektu usilujeme o prozkoumání středových částí diagramů, což se jeví jako nemožný úkol s ohledem na obrovský mnohorozměrný prostor možných složení CCAs. V projektu bude využita metoda sintrování elektrickým proudem (SPS/FAST) pro výrobu komplexních gradientních vzorků těchto slitin ze smísených elementárních prášků. Podrobná charakterizace gradientního vzorku pokročilými metodami elektronové mikroskopie či rentgenové difrakce umožní vysoce účinné mapování významné části vícerozměrného fázového diagramu. Tímto zcela novým experimentálním přístupem zkonstruujeme pěti-rozměrné fázové diagramy tři vybraných systémů prvků pro návrh a vývoj vysokoteplotních CCAs.
Scientific branches
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2022
Realization period - end
Dec 31, 2024
Project status
—
Latest support payment
Feb 29, 2024
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP25-GA0-GA-R
Data delivery date
Mar 12, 2025
Finance
Total approved costs
10,584 thou. CZK
Public financial support
9,318 thou. CZK
Other public sources
1,027 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Basic information
Recognised costs
10 584 CZK thou.
Public support
9 318 CZK thou.
88%
Provider
Czech Science Foundation
OECD FORD
Materials engineering
Solution period
01. 01. 2022 - 31. 12. 2024