塑性变形CoCrFeMnNi高熵合金的再结晶和晶粒长大行为研究

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CoCrFeMnNi高熵合金因其多主元的结构组成而具有良好的综合力学性能和广阔的应用前景。准确分析高熵合金在塑性变形和热处理过程中的微观组织演变是实现其在塑性加工领域应用的必备前提。本文系统研究了塑性变形CoCrFeMnNi高熵合金在退火过程中的再结晶和晶粒长大行为,为其组织和性能的调控提供理论依据。通过热分析方法和退火实验研究了不同冷轧变形的CoCrFeMnNi高熵合金的再结晶行为。发现塑性变形对再结晶速率有着明显的促进作用,变形程度的增加有助于提高再结晶形核率,从而细化再结晶组织。建立了高熵合金的静态再结晶模型,引入了应变对再结晶速率的影响,能准确反映不同变形程度的合金在不同温度下的再结晶过程。高熵合金因其饱和位点形核机制、迟滞扩散效应以及良好的结构稳定性而表现出较慢的再结晶动力学过程。通过高温激光共聚焦原位观察实验分析了不同塑性变形CoCrFeMnNi高熵合金的晶粒长大行为。发现退火过程中晶粒长大速率逐渐降低,这是由变形产生的应变能和晶界处蕴含的界面能共同控制的。变形程度的增加有利于细化再结晶组织提高界面能,同时为晶界迁移提供更高的应变能驱动力,加速晶粒长大。剧烈塑性变形和较低的温度有助于细化退火后的组织。建立了考虑再结晶过程的晶粒长大唯象模型,反映出退火前期的组织细化和随后的晶粒长大过程。建立了动力学层面的晶粒长大物理模型,以残余应变能和界面能作为晶界迁移的驱动力,并引入了塑性变形对元素扩散的促进作用,可以较准确地预测变形高熵合金在不同温度下的晶粒长大行为。
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