FeNi1.5 CrCu0.5 高熵合金的沉淀处理与冷轧协同调控：微观结构优化与力学性能提升

本研究针对高熵合金(HEA)强度-塑性难以协同提升的难题，通过沉淀处理与冷轧工艺调控FeNi1.5 CrCu0.5 合金的Cr23 C6 析出相分布，发现析出相可促进剪切带内动态再结晶，使冷轧后合金在保持526 MPa高剪切强度的同时，剪切延伸率从10%提升至22%，为高熵合金的强韧化设计提供了新思路。

　　

高熵合金作为打破传统合金设计理念的新材料体系，其多主元特性带来的独特性能一直备受关注。然而，如何通过工艺调控实现强度与塑性的协同提升，仍是制约其工程应用的瓶颈问题。特别是对于面心立方(FCC)结构的高熵合金，虽然具备良好塑性，但强度往往不足。近期，研究人员通过创新的"沉淀处理+冷轧"工艺组合，在FeNi_1.5
CrCu_0.5
高熵合金中实现了突破性进展。

传统高熵合金强化多依赖固溶强化或晶粒细化，但往往以牺牲塑性为代价。该研究团队另辟蹊径，通过真空感应熔炼制备合金后，设计了两步热处理：先在1080℃均匀化处理消除成分偏析，再通过800℃长时间保温诱导Cr₂₃
C₆
碳化物析出。这种"先析出后变形"的创新思路，为后续冷轧过程中的微观结构演变埋下了伏笔。

研究采用多尺度表征技术体系，包括X射线衍射(XRD)分析相组成，扫描电镜(SEM)观察析出相分布，电子背散射衍射(EBSD)解析晶粒取向演变，以及维氏硬度和剪切冲压试验(SPT)评估力学性能。特别值得注意的是，通过电解萃取技术分离出微量析出相，结合EDS能谱证实了Cr₂₃
C₆
碳化物的形成。

【微观结构演变】
均匀化样品(HR)冷轧后形成均匀分布的细剪切带，而经析出处理的样品(HGR)则呈现粗细不均的剪切带分布。EBSD分析揭示，HGR样品在粗剪切带区域出现了由亚晶旋转形成的无应变新晶粒，其大角度晶界比例从11%提升至18.6%。这种独特的"析出相-剪切带-再结晶"三级联动机制，成为实现强韧协同的关键。

【力学性能突破】
Cr₂₃
C₆
析出使合金硬度从134 HV跃升至171 HV，屈服强度提升7%。经过80%冷轧后，虽然HGR样品强度(526 MPa)略低于HR样品，但其剪切延伸率实现翻倍增长(10%→22%)。断裂形貌分析显示，动态再结晶形成的等轴晶粒显著改善了材料塑性变形能力。

这项发表于《Results in Materials》的研究，首次揭示了析出相对高熵合金变形机制的调控作用：Cr₂₃
C₆
碳化物不仅通过阻碍位错运动提升强度，更通过促进剪切带内动态再结晶来改善塑性。该发现为开发新一代高强韧高熵合金提供了理论依据，在航空航天耐蚀结构件、核反应堆包壳材料等领域具有重要应用前景。研究团队进一步指出，通过精确控制析出相尺寸分布，有望实现更优异的强塑性匹配，这将成为后续研究的重点方向。