單相隨機合金(包括高熵合金(HEA))中的位錯在滑行過程中會反復遇到釘扎作用,導致位錯運動不穩(wěn)定。雖然溶質(zhì)-位錯相互作用在傳統(tǒng)合金中已經(jīng)得到了充分地解釋,但集中隨機合金中單個釘扎點的起源是一個有爭議的問題。
與通常由單一主元素和低濃度次要元素組成的傳統(tǒng)合金形成對比,高熵和中熵合金(HEA和MEA)是一類新型金屬材料,包含多種高濃度元素并形成固溶體。由于熵并不總是決定性的設計參數(shù),屬于集中隨機合金的一個子類。一些HEA的性能優(yōu)于傳統(tǒng)合金,具有獨特的力學性能組合,例如:高強度和高延展性組合——即使在低溫下。洞悉HEA的高強度起源是材料設計的關鍵,目前關于此學術界仍存在爭議。迄今為止,文獻中探索了四種不同的設計思路:
短程有序(SRO),即原子大小鄰域中的優(yōu)選有序,會導致傳統(tǒng)合金的強度增加。這種強化機制已被報道用于CoCrNi(Cantor(CoCrFeMnNi)合金體系)。由于在該體系中觀察到在同一平面上運動地位錯墻,因此有人認為,在平面上滑動的第一個位錯會破壞該平面內(nèi)的SRO,并促進后續(xù)位錯的滑動。另一方面,Yin和Curtin表明CoCrNi2的非凡強度也可以在不借助SRO的情況下基于固溶強化來解釋。 實際上,在理想隨機合金中也觀察到位錯釘扎和由此產(chǎn)生的強化。Li等人提到,即使在完全隨機的CoCrNi合金中,也存在一些優(yōu)先排列地原子。在Co和Cr的作用下,并且打破這些隨機出現(xiàn)的鍵則需要額外的能量實現(xiàn)。 觀察到的HEA堆垛層錯(SF)能量范圍出乎意料的寬,可以為位錯地釘扎提供另一種解釋。透射電子顯微鏡(TEM)實驗和原子模擬中觀察到不同HEA中的波狀位錯線。Li等認為SFE的廣泛范圍會導致能量峰值的出現(xiàn),其中晶格摩擦會引起局部的增強效果。因此,位錯段需要在滑動時從局部障礙中解除限制。這種機制目前只存在于HEA中,而不存在于傳統(tǒng)的固溶體合金中(在SF能中的局部波動相對較?。?/span> 最后,Varvenne等人開發(fā)的固溶強化模型。僅根據(jù)失配體積和彈性特性預測HEA中的流動應力。HEA中固溶強化的主導機制是復雜的,因為不可能同時定義不同的基體和溶質(zhì)原子。在Varvenne模型中假設溶質(zhì)原子和位錯之間存在Labusch型弱相互作用。則,位錯線在其彈性相互作用范圍內(nèi)同時與整個溶質(zhì)場相互作用。然而,這與Fleischer的強釘扎模型相反(每個溶質(zhì)則對應于位錯線被釘扎的位置)。
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