Quinary AlCoCrFeNi high entropy alloy (HEA) is one of the most studied alloys in the recent decade due to its outstanding properties. However, it is still far from becoming an applicable industrial alloy. To our understanding, in order to promote this, the role of elements, constituting the quinary alloy, needs to be defined. Knowing the role of each element, modification of the quinary alloy toward minimization of its disadvantages will be possible. In the current research, we shed some light on this subject, presenting a thorough investigation of the microstructure (carried out using scanning and transmission electron microscopy) and mechanical properties, performed by microhardness and fractography post small punch test (SPT), of five equiatomic quaternary alloys, constituting the quinary system, namely: CoCrFeNi, AlCoFeNi, AlCoCrNi, AlCoCrFe, and AlCrFeNi. CoCrFeNi (i.e., w/o Al) was found to be Face Centered Cubic (FCC) solid solution, exhibiting relatively low micro-hardness and ductile fracture post SPT measurement. AlCoFeNi (i.e., w/o Cr) was essentially single phase B2. Other alloys had a mixed BCC + B2 dual phase content with variable microstructures and sizes of particles. The fine microstructure of the alloy without Ni implies eutectic solidification or spinodal decomposition. This fine microstructure imposed remarkable high hardness though the alloy was too brittle and unmachinable. Among the BCC/B2 mixture alloys, Fe and Co-less ones resembled the most quinary AlCoCrFeNi in terms of microstructure and mechanical properties.

中文翻译：

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通过四元合金研究了解AlCoCrFeNi高熵合金的构成元素的作用

六元AlCoCrFeNi高熵合金（HEA）由于其出色的性能而成为近十年来研究最多的合金之一。但是，它仍远未成为适用的工业合金。据我们了解，为了促进这一点，需要定义构成五元合金的元素的作用。知道了每种元素的作用后，可以对五元合金进行改性以使其缺点最小化。在当前的研究中，我们对此进行了一些阐述，对五个等原子的微观结构（通过扫描和透射电子显微镜进行）和机械性能进行了彻底的研究，并通过显微硬度和分形术进行了小硬度测试（SPT）。构成五元体系的四元合金，即：CoCrFeNi，AlCoFeNi，AlCoCrNi，AlCoCrFe，和AlCrFeNi。发现CoCrFeNi（即不含Al）是面心立方（FCC）固溶体，在SPT测量后显示出较低的显微硬度和韧性断裂。AlCoFeNi（即不含Cr）基本上是单相B2。其他合金具有混合的BCC + B2双相含量，且具有不同的微观结构和颗粒尺寸。没有Ni的合金的精细微观结构意味着共晶凝固或旋节线分解。尽管合金太脆且不可加工，但这种精细的显微组织却具有很高的硬度。在BCC / B2混合合金中，就微观组织和力学性能而言，Fe和Co-less合金类似于最八元的AlCoCrFeNi。SPT测量后显示出较低的显微硬度和韧性断裂。AlCoFeNi（即不含Cr）基本上是单相B2。其他合金具有混合的BCC + B2双相含量，且具有不同的微观结构和颗粒尺寸。没有Ni的合金的精细微观结构意味着共晶凝固或旋节线分解。尽管合金太脆且不可加工，但这种精细的显微组织却具有很高的硬度。在BCC / B2混合合金中，就微观组织和力学性能而言，Fe和Co-less合金类似于最八元的AlCoCrFeNi。SPT测量后显示出较低的显微硬度和韧性断裂。AlCoFeNi（即不含Cr）基本上是单相B2。其他合金具有混合的BCC + B2双相含量，且具有不同的微观结构和颗粒尺寸。没有Ni的合金的精细微观结构意味着共晶凝固或旋节线分解。尽管合金太脆且不可加工，但这种精细的显微组织却具有很高的硬度。在BCC / B2混合合金中，就微观组织和力学性能而言，Fe和Co-less合金类似于最八元的AlCoCrFeNi。没有Ni的合金的精细微观结构意味着共晶凝固或旋节线分解。尽管合金太脆且不可加工，但这种精细的显微组织却具有很高的硬度。在BCC / B2混合合金中，就微观组织和力学性能而言，Fe和Co-less合金类似于最八元的AlCoCrFeNi。没有Ni的合金的精细微观结构意味着共晶凝固或旋节线分解。尽管合金太脆且不可加工，但这种精细的显微组织却具有很高的硬度。在BCC / B2混合合金中，就微观组织和力学性能而言，Fe和Co-less合金类似于最八元的AlCoCrFeNi。