Se ha informado que la relación de inversión "fuerza-plasticidad" que durante mucho tiempo ha restringido el desarrollo de materiales estructurales metálicos tradicionales prevalece en las aleaciones de alta entropía, porque sus mecanismos de deformación plástica a menudo se consideran esencialmente diferentes. de materiales metálicos tradicionales. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de revelar si las aleaciones de alta entropía tienen mecanismos de deformación únicos a través de una construcción de microestructura novedosa, enriqueciendo así estrategias efectivas de fortalecimiento y endurecimiento para materiales metálicos.
Investigadores del Instituto de Investigación de Metales de la Academia de Ciencias de China mantuvieron el tamaño de grano inicial de la varilla de aleación de alta entropía Al0.1CoCrFeNi mediante una tecnología de deformación plástica con gradiente de torsión alternativo simple y eficiente de ángulo pequeño, pero introdujo con éxito estabilidad en los granos. La estructura de la celda de dislocación realiza la distribución ordenada en gradiente y la preparación controlable de la estructura de la celda de dislocación desde la superficie de la muestra hasta el núcleo. Los resultados de tracción muestran que la estructura de la celda de dislocación de gradiente no solo mejora significativamente el límite elástico del material, sino que también mantiene una buena plasticidad y un endurecimiento por trabajo estable. La fuerte coincidencia del límite elástico del producto plástico de aleaciones de alta entropía con estructuras de dislocación en gradiente es significativamente mejor que la informada en la literatura para materiales de estructura homogénea o en gradiente de la misma composición. Además, se reveló el mecanismo de deformación único del endurecimiento por fallas de apilamiento de aleaciones de alta entropía. Este tipo de fortalecimiento por falla de apilamiento es completamente diferente del fortalecimiento por dislocación total de los materiales estructurales tradicionales. Está estrechamente relacionado con el complejo campo de tensión causado por la baja energía de dislocación de las fluctuaciones espaciales en las aleaciones de alta entropía, la estructura de la celda de dislocación a nanoescala y la estructura de la celda de dislocación a nanoescala. efecto de ordenamiento de gradiente.
Este estudio muestra que la tecnología de deformación plástica con gradiente de torsión alternativo simple y fácil puede usarse ampliamente en la construcción y preparación de materiales estructurales con gradiente, y tiene un importante valor de investigación y aplicación básica.
La estructura típica de dislocación de gradiente en una aleación de alta entropía de Al0.1CoCrFeNi. Los resultados EBSD de la sección transversal dentro del rango de 65438 ± 0,2 mm desde la superficie de la muestra (A, B) y el núcleo (G). , H) muestran los granos (morfología, tamaño, orientación) y las características de distribución espacial de las estructuras de dislocación interna. (c) Diagrama esquemático de la estructura de las células de dislocación en gradiente; (D-E) Los resultados de TEM de células de dislocación típicas en granos superficiales muestran que el tamaño promedio de las células de dislocación es de 200 nm y la diferencia de orientación de la pared celular está entre 0,7 o -4,8 o; (f) La diferencia de orientación acumulativa de muchas celdas de dislocación en un solo grano correspondiente al diagrama D es solo de 7o.
Propiedades mecánicas y mecanismo de deformación de la aleación de alta entropía Al0.1CoCrFeNi con estructura de dislocación en gradiente. (a) Curva tensión-deformación de ingeniería de tracción; (b) El producto de plasticidad fuerte y la curva de límite elástico normalizado muestran que las propiedades mecánicas integrales de las aleaciones de alta entropía con estructuras de dislocación de gradiente son mejores que otras estructuras uniformes y estructuras de gradiente de la misma composición. también es mejor que otros metales y aleaciones con nanocristales de gradiente y nanogemelos de gradiente en la literatura (C-D) Los resultados de HAADF-Sturm de una estructura de deformación típica con una tensión de tracción del 3% muestran que la deformación plástica de la estructura de dislocación de gradiente está coordinada por una densidad ultraalta única de fallas de apilamiento subtennm y una pequeña cantidad de límites gemelos.