Studi Awal Struktur-Mikro dan Perilaku Oksidasi High Entropy Alloy MoCrFeSiB, MoCrFeSiMn, dan MoCrFeSiMnB [Preleminary Study on Microstructure and Oxidation Behavior of MoCrFeSiB, MoCrFeSiMn, and MoCrFeSiMnB High Entropy Alloy]

Abstract

MoCrFeSiB, MoCrFeSiMn, and MoCrFeSiMnB HEA (high entropy alloys) have been fabricated by using powder metallurgy. The microstructure profile, hardness and oxidation behaviour of HEA were studied thoroughly, in order to understand the characteristic differences of each alloy. The x-ray diffraction analysis results show that MoCrFeSiB and MoCrFeSiMn HEAs have similar diffraction pattern, which contain the mixture of BCC (body centered cubic), FCC (face centered cubic), and Mo-rich phase. In contrast, the fabricated MoCrFeSiMnB HEA exhibits the occurrence of FCC structure as a dominant phase, as well as the presence of the Cr-rich phase. The results of surface morphology observation using electron microscope indicate that all HEA alloys have porous structure. MoCrFeSiB and MoCrFeSiMn HEA show similar morphology, where two areas of dark gray (dominant) and light gray are observed. On the other hand, MoCrFeSiMnB HEA exhibits additional dendritic structure, which is not observed in other HEA samples. The EDX (energy dispersive x-ray spectroscopy) results indicate that the dark gray, light gray and dendritic areas are HEA, Mo-rich, and Cr-rich phase, respectively. The result of hardness test shows that the average hardness values of MoCrFeSiB, MoCrFeSiMn and MoCrFeSiMnB HEA after sintering at 1200°C are 537.70; 275.23 and 627.31 HV, respectively. The different oxidation behaviours at 900 and 1000°C were indicated by each HEA alloys on 20´8-h cyclic oxidation test. The formed oxide products after oxidation of HEA at both temperatures are very complex, where the constituent element of HEA greatly influences the oxidation resistance of the alloy.

Abstrak

Paduan entropi tinggi (HEA) MoCrFeSiB, MoCrFeSiMn, dan MoCrFeSiMnB telah difabrikasi dengan menggunakan teknik metalurgi serbuk. Profil struktur-mikro, kekerasan dan perilaku oksidasi dari paduan HEA tersebut dipelajari detil untuk mengetahui perbedaan karakteristik dari masing-masing paduan. Hasil analisis difraksi sinar-X menunjukkan bahwa HEA MoCrFeSiB dan MoCrFeSiMn memiliki kemiripan pola difraksi campuran fasa BCC (body centered cubic), FCC (face centered cubic), dan fasa yang kaya dengan Mo. Hasil yang berbeda ditunjukkan oleh HEA MoCrFeSiMnB, dimana fasa FCC menjadi lebih dominan, dikuti dengan kehadiran fasa yang kaya dengan Cr. Hasil pengamatan citra morfologi permukaan dengan mikroskop elektron mengindikasikan bahwa semua paduan HEA memiliki struktur berpori. HEA MoCrFeSiB dan MoCrFeSiMn menunjukkan morfologi yang mirip, dimana terdapat dua daerah dengan warna abu-abu gelap (dominan) dan abu-abu terang. Sementara HEA MoCrFeSiMnB memperlihatkan adanya tambahan struktur dendritik yang tidak didapatkan pada paduan HEA lainnya. Hasil EDX (energy dispersive x-ray spectroscopy) mengindikasikan bahwa daerah abu-abu gelap, abu-abu terang dan dendritik secara berurutan merupakan fasa HEA, fasa kaya Mo, dan fasa kaya Cr. Hasil uji kekerasan menunjukkan bahwa rata-rata nilai kekerasan HEA MoCrFeSiB, MoCrFeSiMn dan MoCrFeSiMnB setelah disinter pada 1200 °C secara berurutan adalah 537,70; 275,23 dan 627,31 HV. Perilaku oksidasi yang berbeda pada 900 dan 1000 °C diindikasikan oleh masing-masing paduan HEA pada uji oksidasi siklik 20´8-jam. Produk oksida yang terbentuk pada HEA setelah dioksidasi pada kedua suhu tersebut sangat komplek, dimana unsur penyusun HEA sangat mempengaruhi ketahanan oksidasi dari paduan.