铸态TiZrNbV难熔高熵合金中多组分位错协同演化机制与材料强化研究

《HUMAN RESOURCE MANAGEMENT REVIEW》：The mechanism of multi-component dislocation synergistic evolution and material strengthening in the as-cast TiZrNbV refractory high-entropy alloy

本文系统研究了铸态TiZrNbV难熔高熵合金(RHEA)的塑性变形行为与强化机制。通过单轴拉伸、循环加载-卸载-重载和应力松弛实验，结合EBSD和TEM分析，揭示了异质变形诱导(HDI)硬化和林位错硬化的主导作用。研究建立了改进的Kocks-Mecking模型，可定量预测几何必需位错(GNDs)、统计存储位错(SSDs)和可动位错密度的演化规律，为设计高性能合金提供了理论依据。

　　

Highlight

预加载微观结构

铸态TiZrNbV样品拉伸测试前的电子背散射衍射(EBSD)反极图(IPF)如图1(a)所示。清晰显示该样品包含大量粗晶(CGs)结构和少量细晶(FGs)结构。此外，样品的平均晶粒尺寸为163 ± 7 μm，如图1(b)所示。EDS面分布图显示Ti、Nb、V元素总体分布均匀，而Zr元素存在轻微波动，如图1所示。

结论

本研究系统考察了TiZrNbV合金在单轴拉伸下的塑性变形行为和强化机制。利用循环加载-卸载-重载、应力松弛实验、EBSD和TEM分析，我们校准了一个增强的Kocks-Mecking模型，该模型可定量追踪几何必需位错(GNDs)密度、统计存储位错(SSDs)密度、可动位错密度以及位错平均自由程的演化。改进后的模型成功揭示了在低应变下异质变形诱导(HDI)硬化占主导地位，而在高应变下林位错硬化起主要作用的机制。这项工作为理解合金实现高强度和高塑性的位错密度演化与硬化机制之间的相互作用提供了见解。这些位错协同演化与强化机制对于设计具有优化力学性能的先进合金具有重要价值，为航空航天、汽车和能源等极端环境下高性能材料的发展铺平了道路。

未引用参考文献

Cook, 2024

作者贡献声明

Peiyuan Ma: 撰写初稿，可视化，验证，监督，软件，资源，方法论，研究，形式分析，数据整理，概念化。 Hang Wang: 监督，软件，资源，方法论，研究，形式分析，数据整理，概念化。 Hao Zhang: 审阅编辑，方法论，研究，数据整理。 Yuliang Lin: 审阅编辑，资源，项目管理，资金获取，形式分析。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（项目号U2441214, 12072369, 12472374 和 12222209）的资助。作者感谢KAIPLE有限公司（长沙）电子显微镜中心的李逸南先生、李佳先生、陈志龙先生和霍良子女士对EBSD和TEM分析的支持。作者感谢武汉五测测试技术有限公司（武汉）的刘军先生和刘书文先生对加载-卸载-重载测试的支持。