孪晶界对Cr26Mn20Fe20Co20Ni14高熵合金力学行为影响的分子动力学模拟*

申天展 宋海洋 安敏荣

(西安石油大学材料科学与工程学院,西安 710065)

高熵合金突破了传统合金的组成框架,呈现出独特而优越的力学性能.然而,作为合金家族近年来出现的新成员,高熵合金的潜在变形机制亟需进一步揭示.本文采用分子动力学模拟方法研究了纳米孪晶Cr26Mn20 Fe20Co20Ni14高熵合金在拉伸载荷下的力学性能,从原子水平揭示了孪晶界对纳米孪晶Cr26Mn20Fe20Co20Ni14高熵合金变形行为的影响.研究结果表明,纳米孪晶Cr26Mn20Fe20Co20Ni14高熵合金的屈服强度随着孪晶界间距的减小而增大,呈现Hall-Petch 关系.然而,孪晶界间距存在一个临界值,使得高熵合金的屈服强度在该值前后对孪晶界间距的敏感度发生了明显改变.研究指出,随着孪晶界间距的减小,纳米孪晶Cr26Mn20Fe20Co20Ni14高熵合金的变形机制发生了从以位错滑移主导到以非晶化相变为主的转变.本文的研究结果对于设计和制备高性能的高熵合金具有一定的参考价值和指导意义.

1 引 言

高熵合金(high-entropy alloys,HEAs)作为一种新型金属材料,因其优异的性能受到了广泛关注,如高强度、高硬度、优异的耐磨性、抗氧化性及耐腐蚀性[1,2],被认为是许多具有挑战性工业应用的潜在候选材料.2004 年,Cantor 等[3]首次发现了一种新型的单相面心立方(face centered cubic,FCC) CrMnFeCoNi HEA,引发了激烈的学术探讨浪潮.随后,寻求影响HEAs 优异性能的内在“基因”成为国内外学者关注的焦点.界面是材料内部力学特性传递的桥梁,界面结构对纳米多晶金属材料的塑性、强度及变形机制扮演着重要的角色.孪……