米乐平台 m6官方平台米乐平台 m6官方平台共晶高熵合金(EHEA)是一类极具发展前景的双相高熵合金，以高强度相和高塑性相交替排列的复合结构实现了强度和塑性的良好匹配，已成为金属结构材料领域的研究前沿。近年来，利用激光粉末床熔融制备高强韧超细晶共晶高熵合金的研究引起材料学者的广泛关注。有趣的是，在激光超常物理冶金条件下，不仅制备获得了超细层片AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金，还普遍观察到一种独特FCC/B2胞状组织的产生。研究表明，呈现两种组织特征的AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金均具有优异的强塑性，但与超细层片共晶高熵合金相比，胞状组织共晶高熵合金强度略低而延伸率显著增加。鉴于激光增材制造共晶高熵合金优异的力学性能，进一步深入探索双相层片和胞状组织的拉伸变形行为对于开发新型高性能多相高熵合金具有重要意义。

　　近日，西北工业大学苏海军教授团队报道了关于激光粉末床熔融高性能共晶高熵合金微观变形机制的研究，重点关注了层片及胞状两种双相组织形态下界面与位错相互作用以及位错结构演变行为。结果表明，层片组织中FCC/B2双相遵循KS位向关系，而胞状组织中FCC/B2双相多满足NW位向关系。对于具有超细层片组织的沉积态样品而言，层错和位错的平面滑移是塑性变形初期的主要变形机制，随着应变进一步增加，由于平直层片界面良好的滑移传递性，位错跨多相传输形成位错簇，FCC和B2相实现协调共变形。而在胞状组织样品中，多滑移系统的激活促进位错相互作用，产生纳米层错网络和LC锁，提供了优异的应变硬化反应。并且，连接FCC胞的纳米桥提供了位错长程滑移的通道，有效防止应变局域化，成为胞状样品获得良好塑性的主要组织结构起源。相关工作以题为“Microstructural origins of enhanced work hardening and ductility in laser powder-bed fusion 3D-printed AlCoCrFeNi2.1 eutectic high-entropy alloys”的研究论文发表在International Journal of Plasticity, 2024, 179: 104050上。

　　相界面取向关系在界面-位错相互作用中起着至关重要的作用，尤其影响双相材料的强度-塑性协同效应。为了深入理解呈现不同微观组织特征的共晶高熵合金的微观变形机制，对不同组织特征下的FCC/B2双相界面进行高分辨TEM表征。研究结果显示，层片组织中FCC和B2相呈现典型的KS位向关系，与传统凝固路线下获得的双相AlCoCrFeNi2.1共晶高熵合金表征结果一致。然而，胞状组织相界面以NW位向关系为主，如图1所示。

　　基于CSL重合位置点阵理论，考虑界面匹配关系和低界面能几何标准，建立了在KS和NW取向关系下的择优界面构型。层片组织的择优界面为(11-1)FCC(541)B2和(2-11)FCC(1-23)B2，胞状组织的择优界面为(4-33)FCC(320)B2和(32-2)FCC(-230)B2。进一步地，米乐m6官网 mile米乐m6基于获得的层片和胞状组织择优界面，计算了滑移传递因子并讨论了对应界面下FCC相与B2相的滑移连续性。分析结果表示，在KS和NW位向关系下，FCC相中{111}110滑移系统中的大部分位错均可以通过界面传递到B2相中。实验观察到的层片与胞状界面结构与预测的界面原子构型一致，反映了界面模拟和几何标准判断界面能水平的可靠性。

　　进一步分析了不同拉伸变形阶段层片和胞状组织内部的微观变形行为。当拉伸应变较小时(~5%)，在FCC层片中观察到一些层错排列在{111}滑移面上，同时在B2层片中出现大量变形位错，两相中位错滑移机制已经完全激活。此外，在相界面处观察到大量的位错累积，这归因于FCC和B2相在变形过程中产生的应变梯度。当拉伸应变增加至10%时，FCC相中层错的密度进一步增加。当变形应变达到15%，样品接近断裂失效时，FCC层片中的高密度层错消失，但观察到位错墙出现并穿过多个相邻FCC和B2层片，成为主要的位错变形结构（图3）。高密度KS半共格界面的存在促进了一定数量的位错在FCC和B2层片中滑移，实现相邻异质相的塑性共变形，并提高拉伸塑性。

　　在拉伸应变约为5%的胞状组织FCC相中观察到分布在{111}滑移面上的大量层错，其密度显著高于FCC层片中观察到的层错密度。同时，在B2相中同样发现了大量变形位错被激活。随着拉伸应变增加至10%，位错不断从界面处形核发出，穿过FCC胞在另一侧被界面捕获。此外，观察到FCC胞中第二滑移系统被激活，显示出交滑移的迹象。广泛的位错平面滑移会增加位错滑移阻力，有助于实现合金的强化，而交滑移往往通过位错的动态恢复来缓解应变集中并改善塑性。因此，交滑移和平面滑移的共同作用将大大提升位错之间相互作用，促进位错增殖和传输，使得胞状组织样品在塑性变形中期产生持续且稳定的应变硬化能力。随着拉伸应变进一步增加至15%，FCC相中第一和第二{111}滑移系统上的位错进一步激活。在塑性变形的最后阶段，三维纳米层错网络的产生和LC锁的动态发展通过提高位错储存能力，使得胞状组织样品产生了稳定的应变硬化行为；另一方面，FCC胞之间的纳米桥为位错长程滑移提供了额外通道，促进了塑性的进一步提升。

　　本文探究了激光粉末床熔融制备的不同组织特征共晶高熵合金的应变硬化行为及微观变形机制。通过建立双相结构及其界面特征与加工硬化行为之间关联，将为开发具有杰出机械性能的先进高熵合金奠定理论及技术基础，从而加速推动高熵合金的工程化应用。

　　苏海军，西北工业大学长聘二级教授、博士生导师。国家级领军人才，国家优秀青年科学基金获得者，中国有色金属创新争先计划获得者，入选国家首批“香江学者”计划，陕西省“青年科技新星”、陕西高校青年创新团队学术带头人和陕西重点科技创新团队带头人。长期从事先进定向凝固技术与理论及新材料研究，涉及高温合金、高熵合金、超高温复合陶瓷、生物陶瓷、钙钛矿太阳能电池、结构功能一体化复合材料以及定向凝固与增材制造技术等。主持包括国家自然基金重点、优青等7项国家基金在内的30余项国家及省部级重要科研项目，在Nano Energy，Advanced Functional Materials，Nano Letters，Composites part B: Engineering，Additive Manufacturing等知名期刊发表论文160余篇。获授权中国发明专利50余项以及3项美国发明专利。参编专著3部。获陕西省科学技术一等奖、米乐m6官网 mile米乐m6二等奖，中国交通运输协会科学技术二等奖，陕西高校科学技术研究优秀成果特等奖，陕西省冶金科学技术一等奖，全国有色金属优秀青年科技奖和陕西青年科技奖各1项。