
兵工学报 ›› 2025, Vol. 46 ›› Issue (10): 250499-.doi: 10.12382/bgxb.2025.0499
收稿日期:2025-06-12
上线日期:2025-11-05
通讯作者:
基金资助:
LING Jing, LIANG Yanxiang, JING Lin*(
)
Received:2025-06-12
Online:2025-11-05
摘要:
以具有抗冲击应用潜力的亚稳态面心立方晶格(Face-Centered Cubic,FCC)/体心立方晶格(Body-Centered Cubic,BCC)双相Al15(CoCrFeNi)85高熵合金为研究对象,旨在系统研究其动态压缩力学行为并揭示微观变形机制。采用万能试验机、霍普金森压杆、电子背散射衍射、分子动力学模拟研究了其静动态压缩力学性能,分析了其塑性应力-应变响应特性、应变率敏感性及微观变形机制,阐明了其动态压缩强化机理,建立了其动态压缩本构模型。结果表明,动态压缩加载下该合金表现出明显应变率强化效应,且流动应力随应变先缓慢增长后显著上升;初始微观结构为FCC(71.4%)/BCC(28.6%)双相结构,单轴压缩加载下发生FCC相向BCC相转变,且受应变率影响较大,准静态压缩下FCC相与BCC相比值约为1∶1,动态下约为3∶7,该相变直接导致流动应力突变;MD模拟进一步证实了应变率效应显著,塑性变形机制以相变主导,且随BCC相增多由全位错滑移主导BCC相变形;基于Johnson-Cook模型,建立了亚稳态双相Al15(CoCrFeNi)85合金动态压缩本构模型。本研究为其在抗冲击结构材料设计与应用提供了重要理论依据。
中图分类号:
凌静, 梁延祥, 敬霖. Al15(CoCrFeNi)85高熵合金的动态冲击力学响应与变形机制[J]. 兵工学报, 2025, 46(10): 250499-.
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图2 单晶Al15(CoCrFeNi)85合金的分子动力学模拟模型示意图
Fig.2 Schematic diagram of molecular dynamics simulation model for single-crystal Al15(CoCrFeNi)85 high-entropy alloy
图5 不同应变率下Al15(CoCrFeNi)85高熵合金的取向与局部应变分布
Fig.5 Orientation and local strain distribution of Al15(CoCrFeNi)85 high-entropy alloy at different strain rates
图8 不同应变率下Al15(CoCrFeNi)85高熵合金微观组织随应变的原子快照图
Fig.8 Atomic snapshots of microstructural evolution in Al15(CoCrFeNi)85 high-entropy alloy at different strain rates
图9 不同应变率下Al15(CoCrFeNi)85高熵合金模型中不同晶格原子比例随应变的变化曲线
Fig.9 Lattice atom ratio versus strain in Al15(CoCrFeNi)85 high-entropy alloy models at different strain rates
图10 5×109s-1压缩加载下Al15(CoCrFeNi)85高熵合金高熵合金不同相中的位错演化
Fig.10 Dislocation evolution in different phases of Al15(CoCrFeNi)85 high-entropy alloy under compressive loading at 5×109s-1
图11 2.5×1010s-1压缩加载下Al15(CoCrFeNi)85高熵合金不同相中的位错演化
Fig.11 Dislocation evolution in different phases of Al15(CoCrFeNi)85 high-entropy alloy under compressive loading at 2.5×1010s-1
图12 不同应变率下Al15(CoCrFeNi)85高熵合金FCC相和BCC相中位错密度与应变的关系
Fig.12 Dislocation density-strain relationship of Al15(CoCrFeNi)85 high-entropy alloy at different strain rates
图13 应变率敏感性系数C与无量纲应变率${\stackrel{·}{\epsilon }}^{*}$的关系
Fig.13 Relationship between thestrain rate sensitivity coefficient C and the dimensionless strain rate ${\stackrel{·}{\epsilon }}^{*}$
图14 不同应变率下 Al15(CoCrFeNi)85高熵合金压缩应力-应变响应实验数据与模型预测比较
Fig.14 Comparison between model predicted and experimental compressive stress-strain responses of Al15(CoCrFeNi)85 high-entropy alloy at different train rates
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