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姚娴睿 2016-2019

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NiCrFeCoMn高熵合金动态力学行为及其微观机制研究

摘要：锯齿行为广泛存在于高熵合金中，它是材料在外加载荷作用下表现出的一种塑性失稳现象，会对材料的微观组织及其力学性能产生一定的影响。通过研究NiCrFeCoMn高熵合金在不同状态和变形条件下的微观结构以及力学性能，有利于深入了解高熵合金在动态加载过程中微观结构的变化规律和力学性能，解决塑性失稳现象，为高熵合金的性能改善提供了新的思路。

以铸态NiCrFeCoMn高熵合金作为研究原材料，利用分离式霍普金森压杆对圆柱样进行不同温度、应变速率的动态/准静态加载实验；对部分原材料采用多向锻造的方式改变原材料的微观结构，并进行不同应变速率的压缩加载实验。采用金相显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)等分析手段，研究NiCrFeCoMn高熵合金微观结构组织和锯齿行为的微观变形机制。研究结果表明：

铸态等原子比NiCrFeCoMn高熵合金具有简单的FCC晶体结构；在动态载荷冲击下，该高熵合金的屈服强度随着应变速率的提高(900 s^-1- 4,600 s^-1)而提高，且真应力-应变曲线中可以观察到锯齿行为；在高应变速率下，屈服强度和锯齿行为均对应变速率敏感且呈正比关系；Zerilli-Armstrong塑性模型适合预测该合金的力学行为；高密度的微变形带与动态载荷下该高熵合金的变形行为和力学性能相关。

变形态NiCrFeCoMn高熵合金的动态屈服强度随着应变速率的增加(1,250 s^-1- 4,800 s^-1)而增加，且随着应变速率的增加，锯齿行为变得更加严重；在高速冲击变形过程中，随着变形量的增大，位错密度也随之增大，可动位错在运动过程中会受到孪晶片层的阻碍并引发局部应力集中，呈现反复的锯齿屈服现象。由于细晶强化，变形态样的力学性能优于铸态样，且力学性能更为稳定。

NiCrFeCoMn高熵合金在高速变形过程中以位错滑移来协调变形，变形后组织内部出现了大量的微变形带；当应变速率大于1×10³s^-1时，随着应变速率增加，临界应变逐渐增大。

bingfeng wang

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