单相随机合金(包括高熵合金(HEA))中的位错在滑行过程中会反复遇到钉扎作用,导致位错运动不稳定。虽然溶质-位错相互作用在传统合金中已经得到了充分地解释,但集中随机合金中单个钉扎点的起源是一个有争议的问题。
与通常由单一主元素和低浓度次要元素组成的传统合金形成对比,高熵和中熵合金(HEA和MEA)是一类新型金属材料,包含多种高浓度元素并形成固溶体。由于熵并不总是决定性的设计参数,属于集中随机合金的一个子类。一些HEA的性能优于传统合金,具有独特的力学性能组合,例如:高强度和高延展性组合——即使在低温下。洞悉HEA的高强度起源是材料设计的关键,目前关于此学术界仍存在争议。迄今为止,文献中探索了四种不同的设计思路:
短程有序(SRO),即原子大小邻域中的优选有序,会导致传统合金的强度增加。这种强化机制已被报道用于CoCrNi(Cantor(CoCrFeMnNi)合金体系)。由于在该体系中观察到在同一平面上运动地位错墙,因此有人认为,在平面上滑动的第一个位错会破坏该平面内的SRO,并促进后续位错的滑动。另一方面,Yin和Curtin表明CoCrNi2的非凡强度也可以在不借助SRO的情况下基于固溶强化来解释。 实际上,在理想随机合金中也观察到位错钉扎和由此产生的强化。Li等人提到,即使在完全随机的CoCrNi合金中,也存在一些优先排列地原子。在Co和Cr的作用下,并且打破这些随机出现的键则需要额外的能量实现。 观察到的HEA堆垛层错(SF)能量范围出乎意料的宽,可以为位错地钉扎提供另一种解释。透射电子显微镜(TEM)实验和原子模拟中观察到不同HEA中的波状位错线。Li等认为SFE的广泛范围会导致能量峰值的出现,其中晶格摩擦会引起局部的增强效果。因此,位错段需要在滑动时从局部障碍中解除限制。这种机制目前只存在于HEA中,而不存在于传统的固溶体合金中(在SF能中的局部波动相对较小)。 最后,Varvenne等人开发的固溶强化模型。仅根据失配体积和弹性特性预测HEA中的流动应力。HEA中固溶强化的主导机制是复杂的,因为不可能同时定义不同的基体和溶质原子。在Varvenne模型中假设溶质原子和位错之间存在Labusch型弱相互作用。则,位错线在其弹性相互作用范围内同时与整个溶质场相互作用。然而,这与Fleischer的强钉扎模型相反(每个溶质则对应于位错线被钉扎的位置)。
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