《APPL PHYS LETT》乔珺威等工作：CoNiV中熵合金中锯齿流变行为的统计分析

发布日期：2024-02-19 浏览次数：2808

中熵合金 (MEA) 是在高熵合金概念下发展出来的新型合金，有着优异的力学性能。CoNiV MEA在一定的温度和应变速率范围内会出现锯齿流变行为，严重影响其加工能力与力学性能。传统合金中的锯齿流变行为可以归因于由动态应变时效引起的Portevin–Le Chatelier效应，但中熵合金中溶质原子并不确定，溶质原子与位错的交互作用方式也尚不明确。目前并无模型可以定量描述CoNiV MEA中锯齿流变行为的两大特征，即临界应变和应力降分布。

基于此，太原理工大学乔珺威在期刊Applied Physics Letters上发表了一篇名为“Statistical analysis of serrated flows in CoNiV medium-entropy alloy”的文章。

研究人员观察CoNiV MEA在不同温度和应变速率下的拉伸应力应变曲线及不同温度拉伸后试样的X射线衍射图谱（图1），发现随着温度和应变速率的变化，锯齿类型会发生转变，临界应变大小会出现变化。图2对图1中每条拉伸曲线出现锯齿的应力降大小进行了统计，发现不同类型锯齿的应力降大小分布有着不同的特征。随着应变率的提高，所有温度下的分布都呈现幂律的特性，表现出临界态，表明系统具有可调临界性。图3根据图2中的可调临界特性，对应力降大小的互补累积分布函数进行了标度塌缩，所得标度指数满足应变率调控下的平均场近似的预测值，表明当系统趋于临界态时，对CoNiV MEA系统内部相互作用进行平均场近似是可行的。因此，可直接使用平均场近似得到的标度指数及标度函数图片来预测CoNiV MEA系统临界态附近锯齿应力降大小的分布。图4根据McCormick模型拟合了临界应变的本构方程，得到了McCormick模型框架下不同温度时的m+β值，在临界应变表现出正行为的温度区间内，CoNiV MEA的m+β值符合传统面心立方合金的m+β值范围，表明CoNiV MEA临界应变的正行为可以使用McCormick模型解释，且溶质原子及溶质原子与位错交互作用形式反映出的数值与传统面心立方合金类似。目前的工作确定了CoNiV MEA的锯齿流变行为的统计特征，可以为临界态附近平均场近似的应用提供实验支撑，以及为后续从传统合金角度切入研究CoNiV MEA溶质原子形式及溶质与位错相互作用机理提供实验依据。

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