超声纳米晶表面改性技术调控(FeCoNiCr)92 Ti3.5 Al4.5 高熵合金变形机制的创新研究

为解决高熵合金(HEAs)表面性能不足导致的疲劳、磨损等问题，研究人员通过超声纳米晶表面改性(UNSM)技术处理(FeCoNiCr)92 Ti3.5 Al4.5 HEA，揭示了粗晶低应变下以{100}<001>滑移系主导、细晶高应变下孪生主导的变形机制，显著提升表面硬度并降低粗糙度，为工业应用提供新策略。

　　

高熵合金(HEAs)因其独特的力学性能和耐腐蚀性成为材料科学的研究热点，但传统HEAs如CrMnFeCoNi的屈服强度仅200 MPa，难以满足航空航天等领域对高强度材料的需求。此外，材料失效多源于表面缺陷，而现有表面改性技术如激光冲击强化(LSP)会恶化表面粗糙度。针对这些问题，郑州大学的研究团队通过超声纳米晶表面改性(UNSM)技术处理(FeCoNiCr)₉₂
Ti_3.5
Al_4.5
HEA，系统研究了其微观结构演变与变形机制，成果发表于《Journal of Alloys and Compounds》。

研究采用真空电弧熔炼制备合金，通过UNSM处理（参数包括150/300 N载荷和4/8 μm振幅）构建梯度纳米结构层，结合电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)分析微观结构，并测试硬度与残余应力。

表面形貌：UNSM处理后样品表面粗糙度降低至0.040–0.087 μm，优于原始抛光样品（0.159 μm），证实技术兼具表面光洁度与性能提升。
微观结构：粗晶区（>1 μm）在低应变下以{100}<001>滑移系主导，而细晶区（<100 nm）高应变时转向孪生变形，初始阶段晶粒细化最显著。
力学性能：U300-8样品综合性能最优，表面硬度提升64%，残余压应力达1.2 GPa，屈服强度从289 MPa增至855 MPa。

结论表明，UNSM通过晶粒细化、位错密度增加和残余压应力协同作用，显著提升HEAs的强度与耐磨性。该研究为设计高性能表面工程材料提供了理论依据，尤其在极端环境工业应用中具有重要价值。