损伤与断裂力学及其工程应用研讨会（2021）

80 / 2021-03-31 19:42:05

变形导致的CrMnFeCoNi高熵合金的非晶化相变

高熵合金,裂纹扩展,相变,非晶化

CrMnFeCoNi高熵合金(Cantor合金)通常具有简单的面心立方结构。过去的一些报道中发现了在低温或剧烈变形过程中，Cantor合金会发生由面心立方向密排六方的相转变。同时在该合金中也报道了晶体向非晶体的转变。然而，迄今为止，这类相变的诱因与机理仍未被研究透彻。揭示此类固态非晶化的微观结构演化机理，将为揭开高熵合金优异力学性能背后的秘密，并且为进一步提升合金的力学性能提供有力的理论依据。

利用原位拉伸透射电镜实验与分子动力学模拟发现并解释了在超细晶Cantor合金拉伸变形过程中导致的固态非晶化。研究发现在非晶化的过程中，随着非晶相体积分数的增加，材料的显微结构逐渐由单一的晶体结构向片层状、点状晶体以及非晶体的混合结构演化，并最终转化成完全的非晶结构。这种固态非晶化来源于高熵合金内在高强度的晶格阻力与超细晶结构中晶界结构，对于裂纹尖端位错滑移的阻碍。导致裂纹尖端处高密度的位错堆积，从而提升局部的应力和应变能，最终触发了晶体向非晶体的转变。同时，在裂纹尾端观测到了非晶态纳米桥的形成。这些非晶化过程释放了大量应变能，从而为高熵合金提供了一种全新而有效的增韧机制。