《CoCrFeNiAlx系高熵合金在室溫高速動態衝擊下的力學回響機理》是依託太原理工大學，由馬勝國擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：CoCrFeNiAlx系高熵合金在室溫高速動態衝擊下的力學回響機理
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：馬勝國
- 依託單位：太原理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高熵合金是近年來基於大塊非晶和金屬間化合物結構材料的開發而提出的新型結構材料。大量的研究結果表明，高熵合金具有一些傳統合金無法比擬的優異性能，如高強度大塑性，良好的耐磨、耐腐蝕和抗高溫軟化特性，優異的低溫和高溫力學性能，潛在的軟磁學性能等，這些使得高熵合金非常具有成為下一代新型結構材料的潛質。結構材料在服役過程中會經常受到突發事件的影響，如衝擊載荷。而實驗室內的研究大部分基於室溫準靜態載入，這使得材料的實際套用與實驗研究發生了嚴重的脫節。據此，本項目將突破準靜態載荷的影響，採用分離式霍普金森桿進行高速動態衝擊，研究高應變速率下高熵合金的力學性能和變形行為，並在實驗基礎上，構建起高應變速率下高熵合金的變形本構方程，通過實驗和理論相結合，闡明高熵合金動態衝擊載荷下的力學回響機理。
結題摘要
本項目突破高熵合金在準靜態載入載荷的限制，採用分離式霍普金森壓桿對其進行高速動態衝擊，研究其在高應變速率載荷下的力學行為和變形機理。採用高真空電弧熔煉法成功製備出了CoCrFeNiAlx系高熵合金。研究表明，該高熵合金系在高速衝擊下表現出顯著的應變強化效應，更高的應變率敏感性，並且具有可觀的壓縮塑性，如具有面心立方（FCC）FCC+體心立方（BCC）雙相結構的CoCrFeNiAl0.6高熵合金在應變率為4000s-1下其屈服強度接近1GPa，斷裂強度超過1.5GPa，斷裂應變約為40%，展現出了其在極端載荷下的套用潛力。透射電鏡（TEM）和高分辨（HRTEM）分析認為，低Al含量的高熵合金，以其FCC結構和較低的層錯能，在動態載入下往往會有大量的納米孿晶產生，表現出顯著的孿晶誘導塑性（TWIP）效應，而位錯和孿晶強烈的互動作用，使得合金具有優異的強度和塑性的結合；而高Al含量的高熵合金，以其BCC結構和較高的層錯能，在動態載入下只表現出單一的位錯強化效應，這使得合金在強度提高的同時犧牲了部分塑性。最後，通過引入修正的John-Cook模型對CoCrFeNiAlx系高熵合金的塑性流變行為進行了動態本構描述，並建立了相應的動態本構方程。結果表明，這些方程可以很好的預測高熵合金在不同應變速率下的塑性流動行為。
