Sub-picosecond single-pulse laser ablation of the CrMnFeCoNi high entropy alloy and comparison to stainless steel AISI 304

Abstract

V posledních letech je zvýšený zájem o výzkum slitin s vysokou entropií a bylo zjištěno, že některé z těchto materiálů mají mimořádné vlastnosti. Slitiny s vysokou entropií také vykazují zvýšenou odolnost proti poškození vůči ozařování částicemi s vysokou energií, zejména díky účinkům způsobených zvýšenou entropií konfigurace materiálu. Doposud nebyly provedeny žádné podrobné studie týkající se interakce tohoto materiálu s vysokoenergetickým elektromagnetickým zářením, zejména pomocí laserů. V této práci porovnáváme výsledky ultrakrátké pulzní laserové interakce slitiny CrMnFeCoNi (Cantor slitina), nejvíce zkoumaného zástupce této skupiny materiálů, s konvenční slitinou nerezové oceli AISI 304. Protože lze kovy obecně efektivně zpracovat s ultrakrátkými pulsy, což je zvláště zajímavé pro průmyslové aplikace, provedli jsme naše experimenty s infračervenými sub-pikosekundovými pulsy. Podrobně jsou diskutovány morfologie povrchu kráteru a energetika procesu a je zkoumána platnost zavedených ablačních modelů. Zjistili jsme, že práh poškození slitiny CrMnFeCoNi je o něco nižší než u AISI 304 a následně slitina CrMnFeCoNi vykazuje zvýšený