Browse > Article
http://dx.doi.org/10.4150/KPMI.2022.29.2.132

Microstructure and Mechanical Properties of CoCrFeMnNi-type High-entropy Alloy Fabricated by Selective Laser Melting: A Review  

Park, Jeong Min (Department of 3D Printing Materials, Korea Institute of Materials Science (KIMS))
Publication Information
Journal of Powder Materials / v.29, no.2, 2022 , pp. 132-151 More about this Journal
Abstract
The CoCrFeMnNi high-entropy alloy (HEA), which is the most widely known HEA with a single face-centered cubic structure, has attracted significant academic attention over the past decade owing to its outstanding multifunctional performance. Recent studies have suggested that CoCrFeMnNi-type HEAs exhibit excellent printability for selective laser melting (SLM) under a wide range of process conditions. Moreover, it has been suggested that SLM can not only provide great topological freedom of design but also exhibit excellent mechanical properties by overcoming the strength-ductility trade-off via producing a hierarchical heterogeneous microstructure. In this regard, the SLM-processed CoCrFeMnNi HEA has been extensively studied to comprehensively understand the mechanisms of microstructural evolution and resulting changes in mechanical properties. In this review, recent studies on CoCrFeMnNi-type HEAs produced using SLM are discussed with respect to process-induced microstructural evolution and the relationship between hierarchical heterogeneous microstructure and mechanical properties.
Keywords
High-entropy alloys; Additive manufacturing; Selective laser melting; Microstructure; Mechanical property;
Citations & Related Records
연도 인용수 순위
  • Reference
1 M. J. Yao, K. G. Pradeep, C. C. Tasan and D. Raabe: Scr. Mater., 72-73 (2014) 5.   DOI
2 M. Vaidya, K. G. Pradeep, B. S. Murty, G. Wilde and S. V. Divinski: Acta Mater., 146 (2018) 211.   DOI
3 Y. H. Jo, S. Jung, W. M. Choi, S. S. Sohn, H. S. Kim, B. J. Lee, N. J. Kim and S. Lee: Nat. Commun., 8 (2017) 15719.   DOI
4 D. Raabe, C. C. Tasan and E. A. Olivetti: Nature, 575 (2019) 64.   DOI
5 Y.-J. Liang, L. Wang, Y. Wen, B. Cheng, Q. Wu, T. Cao, Q. Xiao, Y. Xue, G. Sha, Y. Wang, Y. Ren, X. Li, L. Wang, F. Wang and H. Cai: Nat. Commun., 9 (2018) 4063.   DOI
6 D. B. Miracle: Nat. Commun., 10 (2019) 1805.   DOI
7 Y. K. Kim, S. Yang and K. A. Lee: Sci. Rep., 10 (2020) 8045.   DOI
8 O. Bouaziz, J. Moon, H. S. Kim and Y. Estrin: Scr. Mater., 191 (2021) 107.   DOI
9 X. Wang, X. Pan, P. Sun and C. Qiu: Mater. Sci. Eng. A, 831 (2022) 142285.   DOI
10 P. Chen, C. Yang, S. Li, M. M. Attallah and M. Yan: Mater. Des., 194 (2020) 108966.   DOI
11 Y. K. Kim, M. S. Baek, S. Yang and K. A. Lee: Addit. Manuf., 38 (2021) 101832.
12 J. M. Park, J. Choe, J. G. Kim, J. W. Bae, J. Moon, S. Yang, K. T. Kim, J.-H. Yu and H. S. Kim: Mater. Res. Lett., 8 (2020) 1.   DOI
13 Y.-K. Kim, J. H. Yu, H. S. Kim and K.-A. Lee: Compos. B. Eng., 210 (2021) 108638.   DOI
14 H. Chen, T. Lu, Y. Wang, Y. Liu, T. Shi, K. G. Prashanth and K. Kosiba: Mater. Sci. Eng. A, 833 (2022) 142512.   DOI
15 S. Thapliyal, P. Agrawal, P. Agrawal, S. S. Nene, R. S. Mishra, B. A. McWilliams and K. C. Cho: Acta Mater., 219 (2021) 117271.   DOI
16 J. Wang, J. Zou, H. Yang, Z. Liu and S. Ji: Mater. Sci. Eng. A, 843 (2022) 143129.   DOI
17 J. M. Park, J. Choe, H. K. Park, S. Son, J. Jung, T.-S. Kim, J.-H. Yu, J. G. Kim and H. S. Kim: Addit. Manuf., 35 (2020) 101333.   DOI
18 M. Jin, A. Piglione, B. Dovgyy, E. Hosseini, P. A. Hooper, S. R. Holdsworth and M.-S. Pham: Addit. Manuf., 36 (2020) 101584.
19 J. M. Park, J. Moon, J. W. Bae, M. J. Jang, J. Park, S. Lee and H. S. Kim: Mater. Sci. Eng. A, 719 (2018) 155.   DOI
20 H. Luo, Z. Li and D. Raabe: Sci. Rep., 7 (2017) 9892.   DOI
21 D. Herzog, V. Seyda, E. Wycisk and C. Elmmelmann: Acta Mater., 117 (2016) 271.
22 L. Liu, Q. Ding, Y. Zhong, J. Zou, J. Wu, Y.-L. Chiu, J. Li, Z. Zhang, Q. Yu and Z. Shen: Mater. Tod., 21 (2018) 354.   DOI
23 J. M. Park, P. Asghari-Rad, A. Zargaran, J. W. Bae, J. Moon, J. Choe, S. Yang, J.-H. Yu and H. S. Kim: Acta Mater., 221 (2021) 117426.   DOI
24 M.-S. Pham, B. Dovgyy, P. A. Hooper, C. M. Gourlay and A. Piglione: Nat. Commun., 11 (2020) 749.   DOI
25 D. Kong, C. Dong, S. Wei, X. Ni, L. Zhang, R. Li, L. Wang, C. Man and X. Li: Addit. Manuf., 38 (2021) 101804.
26 Y. K. Kim, S. Yang and K. A. Lee: Addit. Manuf., 36 (2020) 101543.
27 J. G. Kim, J. M. Park, J. B. Seol, J. Choe, J.-H. Yu, S. Yang and H. S. Kim: Mater. Sci. Eng. A, 773 (2020) 138726.   DOI
28 Y. K. Kim, M. C. Jo and K. A. Lee: J. Mater. Sci. Tech., 97 (2022) 10.   DOI
29 P. Sathiyamoorthi and H. S. Kim: Prog. Mater. Sci., 123 (2020) 100709.   DOI
30 J. M. Park, D. C. Yang, H. Kim, D. G. Kim, S. Lee, H. S. Kim and S. S. Sohn: Mater. Res. Lett., 9 (2021) 315.   DOI
31 B. Cantor: Prog. Mater. Sci., 120 (2021) 100754.   DOI
32 J. G. Gigax, O. El-Atwani, Q. McCulloch, B. Aytuna, M. Efe, S. Fensin, S. A. Maloy and N. Li: Scr. Mater., 178 (2020) 508.   DOI
33 P. Asghari-Rad, P. Sathiyamoorthi, N. T. Nguyen, A. Zargaran, T. S. Kim and H. S. Kim: Scr. Mater., 190 (2021) 69.   DOI
34 J. Y. Ko and S. I. Hong: J. Alloys. Compd., 743 (2018) 115.   DOI
35 J. M. Park, J. Moon, J. W. Bae, D. H. Kim, Y. H. Jo, S. Lee and H. S. Kim: Mater. Sci. Eng. A, 746 (2019) 443.   DOI
36 P. Wang, J. Chen, B. Sun, D. Zhu and Y. Cao: Mater. Sci. Eng. A, 840 (2022) 142880.   DOI
37 Z. Zhang, X. Zhai, G. Chen, X. Chen and K. Ameyama: Scr. Mater., 213 (2022) 114591.   DOI
38 S. Gorsse, C. Hutchinson, M. Goune and R. Banerjee: Sci. Technol. Adv. Mater., 18 (2017) 584.   DOI
39 G. M. Karthik and H. S. Kim: Met. Mater. Int., 27 (2021) 1.   DOI
40 A. O. Moghaddam, N. A. Shaburova, M. N. Samodurova, A. Abdollahzadeh and E. A. Trofimov: J. Mater. Sci. Tech., 77 (2021) 131.   DOI
41 M. J. Hwang and J. Cho: J. Welding and Joining, 32 (2014) 15.
42 Y. M. Wang, T. Voisin, J. T. Mckeown, J. Ye, N. P. Calta, Z. Li, Z. Zeng, Y. Zhang, W. Chen, T. T. Roehling, R. T. Ott, M. K. Santala, P. J. Depond, M. J. Matthews, A. V. Hamza and T. Zhu: Nat. Mat., 17 (2018) 63.   DOI
43 J. Moon, J. M. Park, J. W. Bae, H.-S. Do, B.-J. Lee and H. S. Kim: Acta Mater., 193 (2020) 71.   DOI
44 Z. G. Zhu, Q. B. Nguyena, F. L. Nga, X. H. Anb, X. Z. Liao, P. K. Liaw, S. M. L. Nai and J. Wei: Scr. Mater., 154 (2018) 20.   DOI
45 J. M. Park, J. M. Jeon, J. G. Kim, Y. Seong, S. H. Park and H. S. Kim: J. Powder Mater., 25 (2018) 475.
46 J. Moon, J. M. Park, J. W. Bae, N. Kang, J. Oh, H. Shin and H. S. Kim: Scr. Mater., 186 (2020) 24.   DOI
47 J. M. Park, J. Moon, J. W. Bae, J. Jung, S. Lee and H. S. Kim: Mater. Sci. Eng. A, 728 (2018) 251.   DOI
48 G. Laplanche, A. Kostka, O. M. Horst, G. Eggeler and E. P. George: Acta Mater., 118 (2016) 152.   DOI
49 B. Gludovatz, A. Hohenwarter, D. Catoor, E. H. Chang, E. P. George and R. O. Ritchie: Science, 345 (2014) 1153.   DOI
50 R. Li, P. Niu, T. Yuan, P. Cao, C. Chen and K. Zhou: J. Alloy. Compd., 746 (2018) 125.   DOI
51 A. Piglione, B. Dovgyy, C. Liu, C. M. Gourlay, P. A. Hooper and M. S. Pham: Mater. Lett., 224 (2018) 22.   DOI
52 B. Dovgyy, A. Piglione, P. A. Hooper and M.-S. Pham: Mater. Des., 194 (2020) 108845.   DOI
53 H. Wang, Z. G. Zhu, H. Chen, A. G. Wang, J. Q. Liu, H. W. Liu, R. K. Zheng, S. M. L. Nai, S. Primig, S. S. Babue, S. P. Ringer and X. Z. Liao: Acta Mater., 196 (2020) 609.   DOI
54 Y. Zhao, D. H. Lee, M. Y. Seok, J. A. Lee, M. P. Phaniraj, J. Y. Suh, H. Y. Ha, J. Y. Kim, U. Ramamurty and J.-I. Jang: Scr. Mater., 135 (2017) 54.   DOI
55 H. Thota, R. Jeyaraam, L. R. Bairi, A. S. Tirunilai, A. Kauffmann, J. Freudenberger, M. Heilmaier, S. Mandal and S. S. Vadlamani: J. Alloys. Compd., 888 (2021) 161500.   DOI
56 A. M. Beese, Z. Wang, A. D. Stoica and D. Ma: Nat. Commun., 9 (2018) 2083.   DOI
57 M. Song, R. Zhou, J. Gu, Z. Wang, S. Ni and Y. Liu: Appl. Mater. Tod., 18 (2020) 100498.   DOI
58 M. Zheng, C. Li, L. Zhang, X. Zhang, Z. Ye, X. Yang and J. Gu: Mater. Sci. Eng. A, 840 (2022) 142933.   DOI
59 S. A. H. Motaman, F. Roters and C. Haase: Acta Mater., 185 (2020) 340.   DOI
60 W. Chen, T. Voisin, Y. Zhang, J.-B. Forien, C. M. Spadaccini, D. L. McDowell, T. Zhu and Y. M. Wang: Nat. Commun., 10 (2019) 4338.   DOI
61 J. Jung, J. Na, H. K. Park, J. M. Park, G. Kim, S. Lee and H. S. Kim: npj Comput. Mater., 7 (2021) 1.   DOI
62 J. Qin, F. Hu, Y. Liu, P. Witherell, C. C. L. Wang, D. W. Rosen, T. W. Simpson, Y. Lu and Q. Tang: Addit. Manuf., 52 (2022) 102691.
63 D. Lin, L. Xu, H. Jing, Y. Han, L. Zhao and F. Minami: Addit. Manuf., 32 (2020) 101058.
64 J. M. Park, E. S. Kim, H. Kwon, P. Sathiyamoorthi, K. T. Kim, J. H. Yu and H. S. Kim: Addit. Manuf., 47 (2021) 102283.
65 C. Wang, X. P. Tan, S. B. Tor and C. S. Lim: Addit. Manuf., 36 (2020) 101538.