客户成果 | 上海交通大学王俊教授：预制孪晶同时提高高熵合金强度和塑性!

发布时间： 2021-11-18 11:33 来源：TESCAN（中国）

本文转自《材料学网》

高熵合金是近年来发展起来的一种新型金属材料，由于其优异的性能引发了人们的关注。特别是，面心立方结构CoCrFeNi/CoCrFeNiMn HEAs具有优异的力学性能。然而，较低的屈服强度限制了其潜在的应用，通过阻碍位错运动(如细化晶粒或引入纳米析出相)来强化HEAs通常会牺牲其延性。因此，强度-塑性之间的trade-off关系不能仅通过位错主导的变形机制来克服。近年来，多种变形机制协同效应被证明其可有效解决这一问题。据报道，CoCrFeNiMn HEAs在低温(77 K)下由于塑性初始阶段存在平面位错滑移以及高应变下的纳米级变形孪晶等多种变形机制，使其强度和塑性同时提高。

近日，上海交通大学王俊教授团队提出了一个有效策略，通过低温变形和退火来预制高密度孪晶以增加CoCrFeNi HEA的流变应力。在拉伸试验中，位错和孪晶的交互作用所产生的高流变应力激活了多种变形机制，实现了强度和延性的同时提高，这为设计高性能高熵合金提供了新的途径。相关成果以“Multiple deformation mechanisms induced by pre-twinning in CoCrFeNi high entropy alloy”为题发表在材料领域权威期刊Scripta Materialia上。

（https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114266）

该工作提供了一种通过激活多种变形机制同时提高CoCrFeNi HEAs强度和延性的新方法，即引入高密度孪晶。孪晶使流变应力超过临界孪晶应力，在室温拉伸变形过程中，即使只有5%的低应变，也会产生变形孪晶。此外，高流变应力激活了交滑移并形成微带。因此，CoCrFeNi HEA中位错滑移、微带和孪晶的多重变形机制有助于提高其强度、塑性和加工硬化能力，导致YS、UTS和εu分别提高到728 MPa、1015 MPa和23.2%。。

图1. FeCoCrNi引入孪晶之后的微观结构（PTH）

图2. 引入孪晶（PTH）和未引入孪晶（NTH）样品的拉伸曲线和加工硬化曲线

图3. PTH样品在不同变形阶段的TEM图像，出现大量的变形孪晶。

图4. PTH和NTH试样随应变增加的显微组织演化示意图。

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