通过原位电子通道对比成像技术研究增材制造CrCoNi中熵合金的位错亚结构演变及循环损伤起源

《ACTA MATERIALIA》：Dislocation Substructure Evolution and Cyclic Damage Origins in Additively Manufactured CrCoNi Medium-Entropy Alloy via in situ Electron Channeling Contrast Imaging

　　

陈飞虎|陈松阳|魏博欣|宋敏|乌帕德拉斯塔·拉马穆尔蒂|王张伟

摘要

增材制造（AM）合金具有复杂的层次化微观结构，其特征通常是双峰粒径分布和亚微米级的位错胞状结构。为了阐明这些特征在疲劳损伤积累中的作用，研究人员使用原位电子通道对比成像（ECCI）技术，研究了激光粉末床熔融（LPBF）CrCoNi中熵合金在±0.7%应变幅度下的循环变形行为。本文评估了晶粒尺寸和取向（通过泰勒因子M）对位错形态演变的影响。在粗晶中，循环变形通过滑移带的形成来局部化，而较高的M值会加速这一过程。相反，在细晶中，应变通过分散的平面滑移来适应，随着M值的增加，位错活动加剧，导致高密度位错区域和位错壁的形成。这种不同的位错演变机制决定了合金的整体循环力学响应。预先存在的位错胞状结构驱动了初始的快速循环硬化，但其随后的失效引发了观察到的持续循环软化现象。原位观察证实，在循环载荷下，粗柱状晶粒是薄弱区域，其中持续滑移带的快速形成及其相关的裂纹萌生导致了疲劳失效的加速。这些发现为设计抗疲劳的增材制造合金提供了重要的晶体学视角。