【摘 要】
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高熵合金,又称为多主元合金,自2004年发现以来,由于其优异的综合力学性能,逐渐引起了人们广泛的关注。一直以来,强度和塑性之间的矛盾是合金强韧化难以克服的问题之一。最近研究发现,梯度结构高熵合金基于其独特的变形机理,可以在一定程度上实现材料的协同强化。梯度结构高熵合金由于粗层晶与细晶层的协调作用,避免了层与层之间变形不协调而引起的材料性能突变,由此实现了合金的强韧化。本文利用扭转试验机对Al0.1
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高熵合金,又称为多主元合金,自2004年发现以来,由于其优异的综合力学性能,逐渐引起了人们广泛的关注。一直以来,强度和塑性之间的矛盾是合金强韧化难以克服的问题之一。最近研究发现,梯度结构高熵合金基于其独特的变形机理,可以在一定程度上实现材料的协同强化。梯度结构高熵合金由于粗层晶与细晶层的协调作用,避免了层与层之间变形不协调而引起的材料性能突变,由此实现了合金的强韧化。本文利用扭转试验机对Al0.1CoCrFeNi高熵合金进行不同角度的扭转加载,在此基础上系统研究了梯度结构高熵合金的微观组织、力学行为和变形机理,其主要研究内容如下:（1）对Al0.1CoCrFeNi高熵合金棒进行准静态扭转加载,分别对其扭转180°,540°和900°,由此可以得到沿径向分布的梯度微结构,其中在中心区主要以位错滑移为主,在边缘区则以变形孪晶和微带相互作用为主。同时,利用X射线衍射（XRD）,扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电镜（TEM）等对晶粒尺寸、位错密度及孪晶体积分数作了相应的定性和定量表征。（2）基于径向分布的梯度微结构,通过纳米压痕法测得的纳米硬度和蠕变性能沿径向呈现明显的梯度分布特征,即纳米硬度随着扭转角度的增加而增加;而抗蠕变性能则从中心到边缘不断弱化。此外,以晶界强化、位错强化、和孪晶强化为基础,对合金的强化机制进行了定量化分析,以此探讨各强化因子在合金强化中所起的作用。（3）利用TEM和准静态拉伸实验,进一步对扭转后的Al0.1CoCrFeNi高熵合金进行微观组织结构和室温力学性能的分析。结果发现,随着扭转角度的增加,屈服强度显著提高而塑性则有一定的下降。然而,梯度微结构的形成仍然促使梯度板材呈现出良好的强塑性协同变形能力,如其强度的提升明显高于混合法则（Ro M）。TEM分析表明,几何必需位错堆积,额外的加工硬化能力以及背应力强化是梯度板材具有协同强韧化的主要原因。（4）通过对Al0.1CoCrFeNi梯度高熵合金进行低温77 K准静态拉伸试验,研究发现,相比室温加载,Al0.1CoCrFeNi梯度高熵合金的强塑性得到同步提升,这可能是由于77 K下合金的堆垛层错能偏低以及金属中的预扭转导致高密度的变形亚结构（如位错、层错、孪晶等）而引起的。
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