CrCoNi中熵合金变形中位错与孪晶协调变形机制

摘要

如何在提升材料强度的同时提升塑韧性一直是材料科学领域研究的热点之一,而这也是材料领域的重大科学难题和制约材料发展的重要瓶颈。CrCoNi中熵合金在室温与低温下都具有优异的强度和塑性,尤其在液氮温度下仍然具备高的塑性,因此备受研究者的关注。传统金属在变形初期以位错滑移为主,随变形程度增加,从而诱发孪晶,以实现孪晶与位错协调变形。与传统金属不同,CrCoNi中熵合金由于具有极低的层错能,容易在变形过程中形成大量的层错、位错和孪晶。在变形中引入纳米孪晶细化晶粒,通过细晶强化实现强度和韧性的协调提升,且孪晶可以形成立体网络提升中熵合金的协调变形能力。此外,CrCoNi合金在变形过程中,位错与孪晶存在相互作用,位错塞积后引发孪晶,孪晶进而阻碍位错运动并同时增大位错密度,调整位错滑移通道,以促使位错交滑移。如此往复,CrCoNi合金的塑性变形更加均匀,从而使强度和韧性这一矛盾得以协调。为阐述CrCoNi中熵合金在变形中呈现的优异力学性能与纳米微观结构的关系,本文从CrCoNi中熵合金的变形机理出发,综述了CrCoNi合金变形过程中位错与孪晶的存在形态、运动方式、协调机制等,分析了CrCoNi合金在不同变形条件下位错与孪晶的相互作用及二者对变形的影响,论述了位错-孪晶协同强韧化主导机制,最后对未来中熵合金的研究进行了展望。