理解超声喷丸过程中双相高熵合金的显微组织细化与力学强化机制

采用室温超声喷丸（USP）等高效表面纳米化方法制备了超强梯度纳米结构双相高熵合金（DP-HEA）Fe50Mn30Co10Cr10。我们借助电子背散射衍射（EBSD）、X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）等先进材料表征方法，研究了 USP 处理时间对 DP-HEA Fe50Mn30Co10Cr10 显微组织的影响。结果发现，经 USP 处理的 DP-HEA Fe50Mn30Co10Cr10 的显微组织可细化至数纳米。此外，在 DP-HEA Fe50Mn30Co10Cr10 的 USP 过程中，FCC γ 相转变为 HCP ε 相，且 HCP ε 相的比例随着 USP 处理时间的增加而逐渐增加。纳米压痕测试表明，纳米结构 DP-HEA Fe50Mn30Co10Cr10 的纳米硬度可高达 7.49 GPa，对应的屈服强度为 2.49 GPa，比粗晶材料高出 10 倍。此外，DP-HEA Fe50Mn30Co10Cr10 的纳米晶化在较短的喷丸时间内即可被触发，且相变诱导塑性（TRIP）效应有利于在 USP 过程中形成较厚的梯度纳米晶层。微拉伸测试表明，梯度纳米晶层能够显著提高 DP-HEA Fe50Mn30Co10Cr10 的屈服强度，但会牺牲一定的塑性。