多晶CoNiCrFeMn高熵合金塑性变形原子尺度分析

摘要

CoNiCrFeMn高熵合金因具高强韧性、耐磨损与抗蚀性、抗高温、耐超低温等优异性能,在深海破冰探测、超音速发动机、空天超声电机等重大应用领域可发挥重要作用.若能了解多晶CoNiCrFeMn高熵合金的微观演化特性,将推动其应用发展.因此,基于经典力学的分子动力学法,对纳米压痕诱导多晶CoNiCrFeMn高熵合金的载荷与压深曲线相对应的微结构动态演化特性进行研究,揭示出多晶CoNiCrFeMn高熵合金受载诱导的位错运动特性.研究表明,多晶CoNiCrFeMn高熵合金步入塑性变形阶段时,会出现无定型非晶化并产生位错堆垛形核,且两者均随压深增加而逐渐增多.此外,因载荷诱导产生的应力集中易导致紧密接触区晶粒内的位错发生滑移,而晶界对位错滑移起阻碍作用.随着压深持续增加,非晶化一旦到达晶界处就不再继续,而是以位错发射形式在相邻晶粒中释放应力,此时晶界成为位错发射源.研究表明:在弹性阶段,当温度低于300 K时,载荷与压深对温度不敏感;而在塑性阶段,随温度升高,载荷大幅下降.另外,温度升高易诱导多晶CoNiCrFeMn高熵合金上表面起伏程度加剧,但紧密接触边缘两侧起伏程度呈现非均匀性.本研究给出了受载响应的多晶CoNiCrFeMn高熵合金内部微结构的动态演变进程,对理解多晶CoNi-CrFeMn高熵合金塑性变形机制有着重要的学术参考意义,也对后期设计具有优异力学性能的多晶CoNiCrFeMn高熵合金微结构起到重要的推动作用.