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高熵合金往往具有强度高、韧性好、耐腐蚀、抗辐照等特点,其多主元的设计理念为研发优良的合金材料提供了广阔的空间。高熵合金优异的力学性能与其微结构及微观变形机理紧密关联,因此开展微观机理与宏观力学性能的关联性研究,对理解材料的力学行为和通过微结构设计优化材料性能具有重要意义。本文将高熵合金的微观变形机理通过内变量引入本构关系中,采用晶体塑性有限元方法模拟研究高熵合金的力学性能,考察微结构、位错演化机制、孪晶机制和织构等对高熵合金塑性行为的影响。主要研究工作及成果如下:1)发展了适用于高熵合金的晶体塑性本构关系,提出等体积划分模型描述孪晶引起的晶粒细化效应,并将晶粒的尺寸效应通过Hall-Petch公式引入高熵合金的本构模型中。通过ABAQUS软件提供的二次开发平台,编写了晶体塑性本构的VUMAT子程序,实现了高熵合金的晶体塑性有限元模拟。2)采用晶体塑性有限元方法模拟研究了三种不同温度退火条件下高熵合金Al0.1Co Cr Fe Ni的力学行为,数值模拟的结果与实验结果吻合良好,验证了晶体塑性本构模型与二次开发子程序VUMAT的可靠性与适用性。研究表明,晶粒内位错滑移与孪晶机制存在竞争关系,应力较大时两种机制共同发挥作用;而未再结晶与再结晶晶粒间位错滑移与孪晶机制的触发时间和演化速度不一样,是一个复杂的耦合过程。研究还表明,位错滑移和孪晶有利于材料发生塑性变形,提高了材料的韧性;而位错缠结和孪晶界对位错运动的阻碍提高了材料的强度,两种因素的协调是873K退火条件下高熵合金具有高强高韧特性的主要原因。3)采用晶体塑性有限元方法模拟了高熵合金Co Cr Fe Ni的力学性能和织构演化,考察了不同织构对其宏观力学性能的影响。数值模拟结果与实验结果吻合良好,屈服强度、极限强度、延伸率等关键指标相对误差小于5%,再次表明本文发展的晶体塑性本构及开发的程序具有良好的可靠性与适用性。关于织构依赖性研究表明,织构对高熵合金的强度有较大的影响,而对韧性影响较小;晶粒旋转是织构演化的原因,在简单拉伸条件下多晶强织构有向弱织构转化的趋势,而无织构的高熵合金有向弱织构转化的趋势。综上,高熵合金的力学行为与晶粒尺寸、位错密度、变形孪晶以及晶粒取向等因素密切相关。通过“轧制+退火”等工艺可以改变或设计微结构,从而研发具有更高性能的高熵合金。本文的工作可为上述设计提供必要的理论指导。