The work is devoted to a study of the structure and mechanical properties of two nonequiatomic medium-entropy nanocrystalline alloys, in which in a coarse state additional mechanisms act during plastic deformation — twinning (TWIP) in the F e 40 M n 40 C o 10 C r 10 alloy and phase transformations (TRIP) in the F e 50 M n 30 C o 10 C r 10 alloy. The nanocrystalline state in these alloys is achieved by high-pressure torsion (HPT) at 300 K and 77 K after different numbers of revolutions n = 0.25 and 5. In the nanostructural state in the TWIP F e 40 M n 40 C o 10 C r 10 and the TRIP F e 50 M n 30 C o 10 C r 10 alloys, a basically complete phase transition from the fcc lattice to hcp is observed, the content of which does not depend very strongly on the HPT temperature and deformation. For both alloys in the nanostructured state, there is a significant decrease in differences in the phase composition and microhardness Hv by comparison with the coarse-grained state. A decrease in the HPT temperature and an increase in HPT deformation for all the cases studied lead to an increase in the value of Hv. The F e 40 M n 40 C o 10 C r 10 TWIP alloy remains ductile under active compression deformation at 300 and 77 K, while there is no macroscopic plasticity in the F e 50 M n 30 C o 10 C r 10 TRIP alloy under similar conditions. For the F e 40 M n 40 C o 10 C r 10 TWIP the thermally-activated character of plastic deformation is retained during the transition from the coarse-grained to the nanostructured state.

1.
J. W.
Yeh
,
S. K.
Chen
,
S. J.
Lin
,
J. Y.
Gan
,
T. S.
Chin
,
T. T.
Shun
,
C. H.
Tsau
, and
S. Y.
Chang
,
Adv. Eng. Mater.
6
,
299
(
2004
).
2.
B.
Cantor
,
I. T. H.
Chang
,
P.
Knight
, and
A. J. B.
Vincent
,
Mater. Sci. Eng. A
375
,
213
(
2004
).
3.
Y.
Deng
,
C. C.
Tasan
,
K. G.
Pradeep
,
H.
Springer
,
A.
Kostka
, and
D.
Raabe
,
Acta Mater.
94
,
124
(
2015
).
4.
O. N.
Senkov
,
G. B.
Wilks
,
J. M.
Scott
, and
D. B.
Miracle
,
Intermetallics
19
,
698
(
2011
).
5.
E. P.
George
,
D.
Raabe
, and
R. O.
Ritchie
,
Nature Rev. Mater.
4
,
515
(
2019
).
6.
S. L.
Wei
,
S. J.
Kim
,
J. Y.
Kang
,
Y.
Zhang
,
Y. J.
Zhang
,
T.
Furuhara
,
E. S.
Park
, and
C. C.
Tasan
,
Nature Mater.
19
,
1175
(
2020
).
7.
N. T.
Nguyen
,
P.
Asghari-Rad
,
P.
Sathiyamoorthi
,
A.
Zargaran
,
C. S.
Lee
, and
H. S.
Kim
,
Nature Comm.
11
,
2736
(
2020
).
8.
K. F.
Gan
,
D. S.
Yan
,
S. Y.
Zhu
, and
Z. M.
Li
,
Acta Mater.
206
,
116633
(
2021
).
9.
W. D.
Li
,
D.
Xie
,
D. Y.
Li
,
Y.
Zhang
,
Y. F.
Gao
, and
P. K.
Liaw
,
Prog. Mater. Sci.
118
,
100777
(
2021
).
10.
H.
Shahmir
, and
M. S.
Mehranpour
,
S. A. A.
Shams
and
T. G.
Langdon
,
J. Mater. Res. Tech.
23
,
3362
(
2023
).
11.
A. D.
Pogrebnjak
,
A. A.
Bagdasaryan
,
I. V.
Yakushchenko
, and
V. M.
Beresnev
,
Russ. Chem. Rev.
83
,
1027
(
2014
).
12.
B.
Gludovatz
,
A.
Hohenwarter
,
D.
Catoor
,
E. H.
Chang
,
E. P.
George
, and
R. O.
Ritchie
,
Science
345
,
1153
(
2014
).
13.
G.
Laplanche
,
J.
Bonneville
,
C.
Varvenne
,
W. A.
Curtin
, and
E. P.
George
,
Acta Mater.
143
,
257
(
2018
).
14.
Q. Q.
Ding
,
X. Q.
Fu
,
D. K.
Chen
,
H. B.
Bei
,
B.
Gludovatz
,
J. X.
Li
,
Z.
Zhang
,
E. P.
George
,
Q.
Yu
,
T.
Zhu
, and
R. O.
Ritchie
,
Mater. Today
25
,
21
(
2019
).
15.
A. V.
Podolskiy
,
E.
Schafler
,
E. D.
Tabachnikova
,
M. A.
Tikhonovsky
, and
M. J.
Zehetbauer
,
Fiz. Nizk. Temp.
44
,
1245
(
2018
) [
Low Temp. Phys.
44, 976 (2018)].
16.
B. B.
Bian
,
N.
Guo
,
H. J.
Yang
,
R. P.
Guo
,
L.
Yang
,
Y. C.
Wu
, and
J. W.
Qia
,
Alloys Compd.
827
,
153981
(
2020
).
17.
A.
Hirata
,
S. X.
Song
,
T. G.
Nieh
,
P. K.
Liaw
,
C. T.
Liu
, and
M. W.
Chen
,
Acta Mater.
144
,
107
(
2018
).
18.
R.
Feng
,
M. C.
Gao
,
C.
Zhang
,
W.
Guo
,
J. D.
Poplawsky
,
F.
Zhang
,
J. A.
Hawk
,
J. C.
Neuefeind
,
Y.
Ren
, and
P. K.
Liaw
,
Acta Mater.
146
,
280
(
2018
).
19.
S. S.
Nene
,
M.
Frank
,
K.
Liu
,
R. S.
Mishra
,
B. A.
McWilliams
, and
K. C.
Cho
,
Sci. Rep.
8
,
9920
(
2018
).
20.
N. D.
Stepanov
,
D. G.
Shaysultanov
,
R. S.
Chernichenko
,
D. M.
Ikornikov
,
V. N.
Sanin
, and
S. V.
Zherebtsov
,
Mater. Sci. Eng. A
728
,
54
(
2018
).
21.
Q. H.
Fang
,
Y.
Chen
,
J.
Li
,
C.
Jiang
,
B.
Liu
,
Y.
Liu
, and
P. K.
Liaw
,
Int. J. Plast.
114
,
161
(
2019
).
22.
C. C.
Tasan
,
M.
Diehl
,
D.
Yan
,
M.
Bechtold
,
F.
Roters
,
L.
Schemmann
,
C.
Zheng
,
N.
Peranio
,
D.
Ponge
,
M.
Koyama
,
K.
Tsuzaki
, and
D.
Raabe
,
Ann. Rev. Mater. Res.
45
,
391
(
2015
).
23.
S.
Singh
,
N.
Wanderka
,
B. S.
Murty
,
U.
Glatzel
, and
J.
Banhart
,
Acta Mater.
59
,
182
(
2011
).
24.
Z.
Lei
,
X.
Liu
,
Y.
Wu
,
H.
Wang
,
S.
Jiang
,
S.
Wang
,
X.
Hui
,
Y.
Wu
,
B.
Gault
,
P.
Kontis
,
D.
Raabe
,
L.
Gu
,
Q.
Zhang
,
H.
Chen
,
H.
Wang
,
J.
Liu
,
K.
An
,
Q.
Zeng
,
T. G.
Nieh
, and
Z.
Lu
,
Nature
563
,
546
(
2018
).
25.
Z.
Wu
,
H.
Bei
,
G. M.
Pharr
, and
E. P.
George
,
Acta Mater.
81
,
428
(
2014
).
26.
G.
Laplanche
,
A.
Kostka
,
C.
Reinhart
,
J.
Hunfeld
,
G.
Eggeler
, and
E. P.
George
,
Acta Mater.
128
,
292
(
2017
).
28.
Z.
Li
,
C. C.
Tasan
,
K. G.
Pradeep
, and
D.
Raabe
,
Acta Mater.
131
,
323
(
2017
).
29.
T.
Gao
,
X.
Jin
,
J.
Qiao
,
H.
Yang
,
Y.
Zhang
, and
Y.
Wu
,
J. Appl. Phys.
129
,
175101
(
2021
).
30.
C.
Wei
,
Y.
Lu
,
X.
Du
,
T.
Li
,
T.
Wang
, and
P. K.
Liaw
,
Mater. Sci. Eng. A
818
,
141446
(
2021
).
31.
T.
Yang
,
Y. L.
Zhao
,
J. H.
Luan
,
B.
Han
,
J.
Wei
,
J. J.
Kai
, and
C. T.
Liu
,
Scripta Mater.
164
,
30
(
2019
).
32.
S.
Yang
,
Y.
Yang
, and
H.
Wang
,
Adv. Eng. Mater.
22
,
1900868
(
2019
).
33.
E. D.
Tabachnikova
,
A. V.
Podolskiy
,
M. O.
Laktionova
,
N. A.
Bereznaia
,
M. A.
Tikhonovsky
, and
A. S.
Tortika
,
J. Alloys Compd.
698
,
501
(
2017
).
34.
S. J.
Sun
,
Y. Z.
Tian
,
H. R.
Lin
,
X. G.
Dong
,
Y. H.
Wang
,
Z. J.
Zhang
, and
Z. F.
Zhang
,
Mater. Des.
133
,
122
(
2017
).
35.
J.
Moon
,
E.
Tabachnikova
,
S.
Shumilin
,
T.
Hryhorova
,
Y.
Estrin
,
J.
Brechtl
,
P. K.
Liaw
,
K. A.
Dahmen
,
A.
Zargaran
,
J. W.
Bae
, and
H. S.
Do
,
B.-J.
Lee
, and
H. S.
Kim
,
Phys. Rev. Mater.
5
,
083601
(
2021
).
36.
T. V.
Hryhorova
,
S. E.
Shumilin
,
Yu. O.
Shapovalov
,
Yu. O.
Semerenko
,
O. D.
Tabachnikova
,
M. A.
Tikhonovsky
,
А. S.
Tortika
,
M. J.
Zehetbauer
, and
E.
Schafler
,
J. V. N. Karazin Kharkiv National University, Ser. Phys.
32
,
41
(
2020
).
37.
E. D.
Tabachnikova
,
T. V.
Hryhorova
,
S. E.
Shumilin
,
I. V.
Kolodiy
,
Yu. O.
Shapovalov
,
Yu. O.
Semerenko
,
S. N.
Smirnov
,
I. V.
Kashuba
,
M. A.
Tikhonovsky
,
M. I.
Zehetbauer
, and
E.
Schafler
,
Fiz. Nizk. Temp.
48
,
955
(
2022
) [
Low Temp. Phys.
48, 845 (2022)].
38.
H.
Shahmir
,
E.
Tabachnikova
,
A.
Podolskiy
,
M.
Tikhonovsky
, and
T. G.
Langdon
,
J. Mater. Sci.
53
,
11813
(
2018
).
39.
A. V.
Levenets
,
H. V.
Rusakova
,
L. S.
Fomenko
,
Y.
Huang
,
I. V.
Kolodiy
,
R. L.
Vasilenko
,
E. D.
Tabachnikova
,
M. A.
Tikhonovsky
, and
T. G.
Langdon
,
Fiz. Nizk. Temp.
48
,
629
(
2022
) [
Low Temp. Phys.
48, 560 (2022)].
40.
X.
Liu
,
H.
Ding
,
Y.
Huang
,
X.
Bai
,
Q.
Zhang
,
H.
Zhang
,
T. G.
Langdon
, and
J.
Cui
,
J. Alloys Compd.
867
,
159063
(
2021
).
41.
A. V.
Podolskiy
,
Y. O.
Shapovalov
,
E. D.
Tabachnikova
,
A. S.
Tortika
,
M. A.
Tikhonovsky
,
B.
Joni
,
E.
Ódor
,
T.
Ungar
,
S.
Maier
,
C.
Rentenberger
,
M. J.
Zehetbauer
, and
E.
Schafler
,
Adv. Eng. Mater.
22
,
1900752
(
2020
).
42.
Yu. O.
Shapovalov
,
E. D.
Tabachnikova
,
M. A.
Tikhonovsky
,
A. V.
Levenets
,
M. J.
Zehetbauer
, and
E.
Schafler
,
J. V. N. Karazin Kharkiv National University, Ser. Phys.
32
,
59
(
2020
).
43.
J.
Moon
,
E.
Tabachnikova
,
S.
Shumilin
,
T.
Hryhorova
,
Yu.
Estrin
,
J.
Brechtl
,
P. K.
Liaw
,
W.
Wang
,
K. A.
Dahmen
,
A.
Zargaran
,
J. W.
Bae
,
H.-S.
Do
,
B.-J.
Lee
, and
H. Seop
Kim
,
Mater. Today
50
,
55
(
2021
).
44.
R. Z.
Valiev
,
Y.
Estrin
,
Z.
Horita
,
T. G.
Langdon
,
M. J.
Zehetbauer
, and
Y.
Zhu
,
JOM
68
,
1216
(
2016
).
45.
K.
Edalati
, and
Z.
Horita
,
Mater. Sci. Eng. A
652
,
325
(
2016
).
46.
B. E.
Warren
,
Prog. Phys. Met.
8
,
147
(
1959
).
47.
K.
Nakagawa
,
M.
Hayashi
,
K.
Takano-Satoh
,
H.
Matsunaga
,
H.
Mori
,
K.
Maki
,
Y.
Onuki
,
S.
Suzuki
, and
S.
Sato
,
Quantum Beam Sci.
4
,
36
(
2020
).
48.
H. V.
Rusakova
,
L. S.
Fomenko
,
S. N.
Smirnov
,
A. V.
Podolskiy
,
Y. O.
Shapovalov
,
E. D.
Tabachnikova
,
M. A.
Tikhonovsky
,
A. V.
Levenets
,
M. J.
Zehetbauer
, and
E.
Schafler
,
Mater. Sci. Eng. A
828
,
142116
(
2021
).
49.
A.
Heczel
,
M.
Kawasaki
,
J. L.
Lábár
,
J.-il
Jang
,
T. G.
Langdon
, and
J.
Gubicza
,
J. Alloy. Compd.
711
,
143
(
2017
).
50.
B.
Schuh
,
F.
Mendez-Martin
,
B.
Völker
,
E. P.
George
,
H.
Clemens
,
R.
Pippan
, and
A.
Hohenwarter
,
Acta Mater.
96
,
258
(
2015
).
51.
S. L.
Wong
,
M.
Madivala
,
U.
Prahl
,
F.
Roters
, and
D.
Raabe
,
Acta Mater.
118
,
151
(
2016
).
52.
J.
Su
,
X.
Wu
,
D.
Raabe
, and
Z.
Li
,
Acta Mater.
167
,
23
(
2019
).
53.
S.
Allain
,
J.-P.
Chateau
,
O.
Bouaziz
,
S.
Migot
, and
N.
Guelton
,
Mater. Sci. Eng. A
387
,
158
(
2004
).
54.
T.-H.
Lee
,
E.
Shin
,
C.-S.
Oh
,
H.-Y.
Ha
, and
S.-J.
Kim
,
Acta Mater.
58
,
3173
(
2010
).
55.
P.
Haasen
,
Physical Metallurgy
, 3rd ed., (
Cambridge University Press
,
Cambridge, UK
(
1995
), p.
327
.
56.
R.
Chulist
,
A.
Pukenas
,
P.
Chekhonin
,
A.
Hohenwarter
,
R.
Pippan
,
N.
Schell
, and
W.
Skrotzki
,
Materials
15
,
8407
(
2022
).
57.
P.
Edalati
,
A.
Mohammadi
,
M.
Ketabchi
, and
K.
Edalati
,
J. Alloys Compd.
894
,
162413
(
2022
).
58.
Q.
Fang
,
Y.
Chen
,
J.
Li
,
C.
Jiang
,
B.
Liu
,
Y.
Liu
, and
P. K.
Liaw
,
Int. J. Plast.
114
,
161
(
2019
).
59.
X.
Li
,
D. L.
Irving
, and
L.
Vitos
,
Sci. Rep.
8
,
11196
(
2018
).
60.
E.
Welsch
,
D.
Ponge
,
S. M.
Hafez Haghighat
,
S.
Sandlöbes
,
P.
Choi
,
M.
Herbig
,
S.
Zaefferer
, and
D.
Raabe
,
Acta Mater.
116
,
188
(
2016
).
61.
I.
Gutierrez-Urrutia
and
D.
Raabe
,
Acta Mater.
60
,
5791
(
2012
).
62.
X.
Wu
,
D.
Mayweg
,
D.
Ponge
, and
Z.
Li
,
Mater. Sci. Eng. A
802
,
140661
(
2021
).
You do not currently have access to this content.