微量Al/Ti掺杂对铸态CoCrNi中熵合金微观结构与力学性能的协同调控机制

【编辑推荐】来自国内的研究团队通过X射线衍射(XRD)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)系统研究了Al/Ti共掺杂对CoCrNi中熵合金的强化机制。研究发现3 at% Al+3 at% Ti的添加使(CoCrNi)94Al3Ti3合金屈服强度从220 MPa提升至500 MPa，晶粒细化和固溶强化起主导作用，变形孪晶消失但出现位错密度异质分布，为高强韧材料设计提供新思路。

　　

这项研究揭示了微量铝(Al)和钛(Ti)掺杂对钴铬镍(CoCrNi)中熵合金(MEA)的协同强化效应。通过先进表征技术发现，(CoCrNi)₉₄Al₃Ti₃合金中3 at%的Al/Ti共掺杂不仅使晶粒尺寸显著细化，还引发{100}织构约14.2°的偏转。力学测试显示屈服强度实现227%的惊人提升，同时保持≈76%的优异延伸率。

透射电镜(TEM)捕捉到有趣的变形机制差异：原始CoCrNi合金中大量位错(dislocations)、层错(stacking faults)、洛默-科特雷尔锁(Lomer-Cottrell locks)与变形孪晶(deformation twins)共存；而Al/Ti改性合金中变形孪晶消失，但出现独特的位错密度异质分布——低密度区与高密度区相互交织，这种"斑图化"位错结构为持续加工硬化提供新途径。研究证实晶界强化和固溶强化是强度提升的主要因素，而多尺度缺陷协同作用则保障了塑性变形能力，为设计"强度-塑性"协同优化的新型结构材料提供重要参考。