
Le leghe ad alta-entropia sono un nuovo tipo di materiale in lega composto da quattro o più elementi principali in proporzioni equimolari o quasi equimolari [1-2]. Grazie alla loro struttura unica e alle caratteristiche di elevata-entropia, mostrano proprietà meccaniche superiori rispetto ai materiali in lega tradizionali [3-7]. Il concetto di leghe ad alta-entropia è stato proposto per la prima volta dal professor Jien-Wei Yeh di Taiwan nel 2004 [8]. Basandosi sul concetto di progettazione delle leghe ad alta-entropia, Senkov et al. [9] hanno preparato leghe refrattarie ad alta-entropia con elementi metallici refrattari come componenti principali. Queste leghe rimangono stabili alle alte temperature e possiedono elevata resistenza e densità, attirando l'attenzione diffusa [10-11]. Gong Lei et al. [12] hanno studiato le proprietà meccaniche della lega quaternaria refrattaria ad alta-entropia CrMoNbV e hanno scoperto che il suo limite di snervamento in condizioni quasi-statiche era di 1.410 MPa, con una deformazione plastica relativamente piccola e una tipica morfologia di frattura di clivaggio sulla superficie di frattura. Zhang et al. [13] hanno studiato l'effetto del contenuto di Ti sulle proprietà meccaniche delle leghe ad alta-entropia CoCrMoNbTi. Tra questi, CoCrMoNbTi0.2 ha ottenuto le migliori prestazioni complessive, con resistenza alla compressione e deformazione alla frattura rispettivamente di 1.906 MPa e 5,07%. Regenberg et al. [14] hanno studiato le leghe ad alta-entropia MoNbVWTi, che hanno un elevato limite di snervamento in condizioni quasi-statiche e il loro limite di snervamento è influenzato principalmente dal contenuto di Mo e Nb, ma hanno scarsa duttilità. Si può vedere che sebbene le leghe refrattarie ad alta-entropia menzionate sopra abbiano un'elevata resistenza, la loro plasticità in condizioni quasi-statiche è scarsa, il che limita il loro campo di applicazione. Aggiungendo elementi del gruppo IVB (Hf, Zr, Ti), si prevede di migliorare la plasticità delle leghe ad alta-entropia. Ad esempio, HfZrTiTa [15], HfNbTaTiZr [16], HfNbTiZr [17] e HfNbTiVZr [18]. Queste leghe ad alta-entropia possono essere applicate in ambienti di carico dinamico e i loro comportamenti meccanici dinamici hanno attirato l'attenzione. Dirras et al. [19] hanno studiato il comportamento meccanico delle leghe equimolari TiHfZrTaNb ad alta-entropia sotto diverse velocità di deformazione. La resistenza allo snervamento con una velocità di deformazione di carico di 3,4×103 s-1 era superiore del 40% rispetto a quella in condizioni di carico quasi-statiche. Inoltre, all’aumentare della velocità di deformazione, la dispersione delle bande di taglio adiabatiche all’interno dei provini diminuiva gradualmente, cioè la densità delle bande di taglio diminuiva gradualmente e lo spessore aumentava gradualmente. Zhang et al. [20] hanno progettato e preparato leghe HfZrTiTa ad alta-entropia. La resistenza allo snervamento e la deformazione alla frattura della lega ad alta-entropia HfZrTiTa0.5 in condizioni di carico quasi-statico erano rispettivamente di 774 MPa e 13,5%. Il suo limite di snervamento ha mostrato un significativo effetto di rafforzamento della velocità di deformazione. Allo stesso tempo, sono state discusse l’instabilità termoplastica e la sensibilità al taglio adiabatico della lega sotto carico dinamico. Canzone et al. [21] hanno misurato che il limite di snervamento della lega ad alta-entropia HfNbZrTi in condizioni quasi-statiche era pari a 780 MPa. Quando la velocità di deformazione del carico era 3,0×103 s-1, la sua resistenza allo snervamento è aumentata a 1.380 MPa. Attraverso una combinazione di esperimenti e simulazioni numeriche, si è scoperto che l'ammorbidimento del danno era il fattore principale nella formazione di bande di taglio adiabatiche in questa lega. Considerando che l'Al ha una buona plasticità e a causa dell'effetto cocktail tra gli elementi nelle leghe ad alta-entropia, si prevede che l'aggiunta di Al migliori ulteriormente la capacità di deformazione plastica del materiale [22]. In questo articolo è stata progettata e fabbricata una nuova lega ad alta entropia HfZrTiTaAl. La microstruttura della lega è stata caratterizzata mediante diffrazione di raggi X (XRD), microscopia elettronica a scansione (SEM), diffrazione di retrodiffusione elettronica (EBSD) e microscopia elettronica a trasmissione (TEM). Le proprietà meccaniche dinamiche della lega ad alta entropia HfZrTiTaAl sono state analizzate sistematicamente utilizzando un dispositivo a barra di pressione Hopkinson divisa (SHPB). Inoltre, i parametri del modello costitutivo Johnson-Cook (JC) e i parametri del modello di danno materiale sono stati ottenuti attraverso la simulazione numerica, e sono stati analizzati i comportamenti di deformazione, danneggiamento e cedimento del materiale in condizioni di carico dinamico.
