【摘 要】
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高、中熵合金是一类新型多主元金属材料。由于其独特的组织结构和优异的力学性能而引起了科研工作者的广泛关注。本文以纯度大于99.9%金属原料通过真空电弧熔炼炉在真空环境中制备了铸态CoCrNiAl0.1Si0.1中熵合金（MEAs）,通过均质化,冷轧、退火、电火花切割机等加工工艺获得拉伸试样。利用力学拉伸试验机进行室温（298 K）和低温（77 K）下的准静态拉伸试验,利用霍普金森拉杆在室温下进行动态
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高、中熵合金是一类新型多主元金属材料。由于其独特的组织结构和优异的力学性能而引起了科研工作者的广泛关注。本文以纯度大于99.9%金属原料通过真空电弧熔炼炉在真空环境中制备了铸态CoCrNiAl0.1Si0.1中熵合金（MEAs）,通过均质化,冷轧、退火、电火花切割机等加工工艺获得拉伸试样。利用力学拉伸试验机进行室温（298 K）和低温（77 K）下的准静态拉伸试验,利用霍普金森拉杆在室温下进行动态力学试验。采用X射线衍射（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电镜（TEM）对变形前后试样的微观结构进行了分析。重点讨论其屈服强度和应变硬化的温度依赖性以及强应变率敏感性,采用本构模型描述了屈服强度和应变硬化与温度和应变速率的关系。本研究得到的重要结果如下:（1）CoCrNiAl0.1Si0.1MEAs在低温77 K准静态拉伸载荷下表现出显著的强度和塑性同时提升。与室温下相比,屈服强度从480 MPa提高到700 MPa,抗拉强度从950MPa提高到1250 MPa,延伸率从58%提高到72%。在室温动态拉伸加载条件下,随应变速率从10-3s-1增加到3000 s-1,CoCrNiAl0.1Si0.1的屈服强度而从476 MPa增加到590MPa,表现出正应变速率敏感性（SRS）。试样断裂后的延伸率也表现为正的SRS,均大于70%。（2）CoCrNiAl0.1Si0.1MEAs严重的晶格畸变诱导Peierls晶格摩擦应力。热振动使得位错核的有效宽度减小,从而导致Peierls势垒高度随温度降低而增大,同时,共簇和/或短程有序（SRO）的存在也是位错运动的热障碍,最终导致77K加载下屈服强度的显著提高。（3）CoCrNiAl0.1Si0.1MEAs强应变率敏感性由热激活机制和位错阻尼机制共同控制。热激活分析表明高,中熵合金的激活体积远小于传统FCC金属。这与合金严重的晶格畸变,以及短程有序或短程团簇的存在有关。此外,粘性声子阻力在动态加载下对位错运动有很强的影响,导致流动应力的增加。（4）298K条件下,CoCrNiAl0.1Si0.1MEAs的主要微观变形机制是位错胞、变形孪晶以及孪晶与位错的相互作用。77K时,高密度位错、纳米孪晶、二次纳米孪晶和微带等多种机制共同作用,促进了合金稳定的应变硬化和显著的塑性变形;动态加载下的变形机制是高密度位错以及大量的变形孪晶,变形孪晶能够显著地提高加工硬化能力并延迟塑性不稳定的发生,这是目前合金动态加载下优异强度塑性结合的原因。此外,建立了基于位错密度和孪晶体积分数演化的本构模型,预测了CoCrNiAl0.1Si0.1MEAs在常温和低温下的塑性流动行为,并识别了相应的参数。采用粘塑性唯象Johnson-Cook本构模型预测了动态加载下合金的塑性流动。两种模型的拟合结果与实验结果吻合较好。
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