【论文报道】恭喜李福山老师博士生韩成府在Intermetallics (IF=4.3)上发表论文！

供稿人：王一迪

论文题目：Dynamic compression behavior of single-phase and dual-phase Fe-rich medium-entropy alloys

论文作者：Chengfu Han（韩成府） , Zhenyu Du , Ran Wei , Yongfu Cai , Tan Wang , Chen Chen , Shaojie Wu , Fushan Li

DOI：https://doi.org/10.1016/j.intermet.2025.108871

Journal: Intermetallics

【研究背景】

       高/中熵合金（M/HEAs）具有出色的强度、韧性、耐磨性、耐腐蚀性和抗辐射性。然而，其成本较高，限制了应用。富铁的 MEAs（Fe-MEAs）则以较低的生产成本提供了优异的机械性能。本研究通过调整镍和铁的含量设计了单相Fe₅₇Ni₁₈Cr₁₅Si₇Al₃和双相Fe₆₂Ni₁₃Cr₁₅Si₇Al₃合金，研究了二者在准静态（10^-4-10^-2s^-1）和高应变率（1500-6000 s^-1）的压缩机械行为和变形机制。在单相合金中，变形伴随着高密度位错、变形孪晶和变形析出物的存在。双相合金表现出更明显的转化诱导塑性效应。富铁中熵合金在高应变速率下具有优异的强度和塑性，确保了其在动态冲击环境中的可靠性

【成果速览】

图一：单相 Ni18 和双相 Ni13 合金在不同应变速率下的变形机理示意图

图二：压缩真实应变-真实应力曲线 （a）单相Ni18合金（b）双相Ni13合金

图三：单相和双相合金的YS和应变速率灵敏度变化：（a）YS和（b）应变速率灵敏度

图四：不同合金压缩样品在高应变速率下的绝热温升及其变化：（a）单相Ni18合金，（b）双相Ni13合金

【结论与展望】

本研究通过调整镍含量，设计了两种具有不同相结构的铁-MEAs，即单相镍18和双相镍13。研究了这两种合金在准静态（10^-4-10^-2s^-1）和高应变速率（1500-6000 s^-1）条件下的压缩力学行为，揭示了它们的变形机制。主要结论如下：

1. 热机械处理条件使单相Ni18和双相Ni13合金产生了不同的微观结构。Ni18合金由具有大尺寸微米级晶粒的单FCC相组成。相比之下，Ni13合金呈现出FCC+BCC双相结构，由大约72%的FCC相和28%的BCC相组成，其中FCC以条状和块状两种形式出现。此外，Ni18和Ni13的平均晶粒大小分别为1.7和1.5μm。并且，两种合金都含有 B2 NiAl第二相析出物和AT。

2. 两种合金的YS都受到应变率的显著影响。在准静态或高应变速率条件下，单相Ni18和双相Ni13合金均未出现断裂或开裂。在准静态加载条件下，YS逐渐增加，但同一相结构内的强度变化不大，应变硬化随着应变的增加而缓慢发展。在高应变率条件下，与准静态条件相比，两种合金的YS都明显升高，表现出明显的应变率硬化效应。

3. 两种合金对高应变速率都表现出很强的机械敏感性，在不同的应变速率下具有不同的变形机制。在准静态条件下，单相镍18合金和双相镍13合金的应变速率敏感系数（mq）相对较低，分别为0.0024和0.0086。然而，在高应变率条件下，这两个值分别显著增加到 0.081 和 0.089。应变速率为 6000 s^-1 时Ni18和Ni13的绝热温升分别为178 K和149 K。对不同相结构和应变速率下的压缩机械行为和变形机制的研究也为高应变速率条件下Fe-MEAs的应用提供了理论基础。