具有分级结构双相高熵合金的动态变形行为与机制研究

《Materials Science and Engineering: A》：Dynamic deformation behavior and mechanisms of a dual-phase high-entropy alloy with hierarchical microstructure

本文系统研究了Al0.6CoCrFe2Ni双相高熵合金（HEA）在高应变率（800–3600 s?1）下的动态力学性能与微观结构演化。该合金通过面心立方（FCC）与体心立方（BCC）相的协同作用，实现了高强度（约700 MPa）与高韧性（真应变达0.35）的优异平衡，并表现出显著的应变率敏感性（SRS）。研究揭示了FCC相中位错滑移与变形孪生的协同机制，以及BCC相中纳米级B2析出物对位错运动的阻碍作用，为极端工况下高性能材料的设计提供了重要理论依据。

　　

Highlight

该合金通过FCC相与BCC相的协同作用，在高应变率加载下展现出卓越的强度-韧性组合。即使在3600 s^?1的极端条件下，仍能保持真应变0.35的塑性变形能力而不发生断裂。随着应变率升高，FCC相的主导变形机制由位错滑移转变为位错滑移与变形孪生的协同作用，孪生显著增强了应变硬化和塑性稳定性。BCC相中位错滑移仍为主要机制，但受到纳米级B2析出物的严重阻碍，从而贡献于强度提升。BCC和B2相在高速变形下均激活了双滑移系，展现出意料之外的塑性变形能力，B2析出物甚至在极端载荷下部分破碎。该合金还表现出显著的正应变率敏感性，其应变率敏感性系数从准静态条件下的0.019急剧上升至高应变率下的0.214。研究人员开发了修正的Johnson-Cook本构模型，将应变率硬化参数作为塑性应变的函数，该模型与实验结果高度吻合，准确捕捉了当前双相高熵合金的应变率依赖性塑性响应。

结论

总之，本研究全面考察了双相高熵合金Al_0.6CoCrFe₂Ni在动态压缩（应变率范围800 s^?1至3600 s^?1）下的力学性能及潜在的微观结构变形机制，得出以下结论：

(1) 该合金实现了约700 MPa的屈服强度，同时在应变ε = 0.35内保持韧性而无失效，展现了动态加载下优异的强度-韧性平衡。屈服和流动...