Co–Cr–Fe–Ni–Nb high-entropy alloy for hydrogen permeation: Influence of physical and chemical parameters on microstructure and hydrogen permeation properties
Notice bibliographique
Résumé
Recently, the physical-chemical parameter matching (PCPM) rules were proposed for designing Nb-based ternary and quaternary hydrogen permeation alloys. However, their applicability to high-entropy alloys (HEAs) remained unclear. To address this, a series of dual-phase Co 5 Cr 15 Fe 50 Ni (30– x ) Nb x ( x = 6, 8, 10, 11, 12, 14) HEAs were prepared. Their key physicochemical parameters, microstructures, and hydrogen permeation properties were investigated. These results, combined with an analysis of existing literature, were used to evaluate the relevance of the PCPM rules for hydrogen-permeating HEAs. The findings indicated that all Co 5 Cr 15 Fe 50 Ni (30– x ) Nb x alloys consisted of FCC and Laves phases. A hypoeutectic microstructure formed when x < 11, while a hypereutectic structure formed when x > 11. The Co 5 Cr 15 Fe 50 Ni 19 Nb 11 ( x = 11) alloy exhibited a fully eutectic microstructure. Accompanying these microstructural changes, hydrogen solubility gradually increased, whereas hydrogen diffusivity decreased. Except for the alloys with x = 6 and 8, hydrogen permeation flux was nearly negligible across all other compositions. Furthermore, the suitable range of physicochemical parameters for designing HEAs deviated from the original PCPM rules. Notably, the valence electron concentration (VEC) range for effective HEAs was significantly higher than that for Nb-based ternary and quaternary alloys (∼6.2) but remained below approximately 6.43. Exceeding this VEC threshold risked detrimental changes in crystal structure, leading to poor hydrogen permeation performance or hydrogen embrittlement—even if a potentially suitable dual-phase microstructure was present. In summary, this study elucidated the relationship between microstructure and performance in hydrogen-permeating HEAs from a physicochemical parameter perspective, and it proposed revised guidelines for their design.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
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