Page 27 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 王 强，等： 间隙C掺杂CoCrNi基中熵合金的应变率效应和温度效应 第 3 期

1.2 力学性能测试和微观结构分析
为了研究宽应变率、宽温度范围下 C48-800-1h MEA 的力学性能以及微结构随应变的演化，深入揭示
率-温耦合加载下的变形机制。对 C48-800-1h 合金进行了不同应变率、不同温度下的压缩力学性能测试。
˙ ε 分别为 和～4 000 s ，温度 分别为 和 800 ℃。
−1
应变率 0.001、～1 000 T 25、200、300、400、500、600、700
∅ 5.0 mm×5.0 mm。此外，为
实验过程中所使用的压缩试样沿轧制方向切取，试样形状为圆柱形，尺寸为
了减小准静态实验和动态实验过程中试样端面摩擦对实验结果的影响，事先分别用目数为 800 和 2 000
的水砂纸对试样端面进行打磨。常温实验过程中在试样端面涂抹润滑剂，而对于高温实验，实验时在试
样表面涂抹钼粉作为润滑剂。所有的实验在每个工况下至少重复 3 次，以确保实验数据的准确性。
压缩测试结束后，使用目数范围为 400～4 000 的碳化硅砂纸对变形后的试样表面进行机械抛光，变
形后试样的微观观测区域如图 1 所示。随后，以体积分数为 8% 的高氯酸-乙醇混合液（C H OH + HClO ）
5
2
4
为电解液，在 30 V 的工作电压下进行电解抛光。
采用 JEOL JSM-7100F 场发射枪扫描电子显微镜
5.0 mm EBSD observation area
进行 EBSD 分析，研究变形后材料的微观结构特 Loading TEM observation area
征。在 EBSD 观察中，加速电压为 20 kV，样品倾
斜角为 70°，工作距离为 15 mm，所选扫描步长 5.0 mm 2.5 mm 2.5 mm
为 0.1～0.3 μm。使用 Channel 5 软件包对 EBSD Loading
结果进行分析。利用 JEM2100F 透射电镜（TEM） 图 1 压缩试样几何尺寸、加载变形过程及
在 200 kV 的加速电压下对 0.001 和～4 000 s 应 变形后试样的微观观测区域示意图
−1
变率、不同温度下变形后的微观组织进行了分 Fig. 1 Schematic diagram of the geometric dimensions of the
析，揭示了间隙 C 掺杂的 C48-800-1h MEA 在应 specimens, the loading deformation process, and the microscopic
observation area of the deformed specimen.
变率和温度耦合下的相关变形机理。

2 合金在温度和应变率耦合下的压缩力学性能

2.1 不同应变率下温度对合金力学性能的影响
2.1.1 准静态下温度对合金力学性能的影响
图 2(a) 显示了 C48-800-1h MEA 不同温度（25～800 ℃）、准静态压缩（0.001 s ）下的真应力-真应变
−1
曲线。可以看到，C48-800-1h 合金的真应力-真应变曲线随温度的变化显示出一定的差异性，表明合金的
流动应力具有一定的温度敏感性。其真应力-真应变曲线在 25～600 ℃ 范围内呈抛物线形状，即曲线塑
性阶段的斜率随着应变的增大而减小。而且，随着温度的升高，流动应力降低。当温度升高到 700 ℃
时，C48-800-1h 合金在刚达到屈服点便进入了流动应力恒定的阶段，没有表现出明显的加工硬化能力。
随着温度进一步升高到 800 ℃ 时，其真应力-真应变曲线与 700 ℃ 时类似，但是流动应力降低了将近一
半。因此，C48-800-1h 合金的临界温度为 700 ℃，低于该临界温度时，流动应力随着温度的升高变化较
小；当超过该临界温度时，流动应力随温度升高显著降低。另外，在 C48-800-1h 合金的真应力-真应变曲
线上，在 400 ℃ 下观察到了锯齿流变现象（即 Portevin-Le Châtelier (PLC) 效应），如图 2(b) 所示。而且随
着应变的增大，锯齿的振幅越来越小，直至消失。但是在其他温度下的真应力-真应变曲线上并未发现类
似的锯齿流变现象，而是显示平滑的曲线。形成这种特殊现象的主要原因可能是，在塑性变形过程中，
C48-800-1h 合金的三级层级沉淀微观结构导致了不同的变形模式和变形机制。
一般而言，锯齿根据不同的特征，可以分为 A、B 和 C 等 3 种类型 [21] 。A 型锯齿具有较长的锯齿周
期，表现为应力突然和周期性的上升，随后在某些点下降到低于一般应力水平的值。它们通常发生在动
态应变时效的低温/高应变速率区域。B 型锯齿是在应力-应变曲线的一般水平上，发生快速连续的振
荡。与 A 型锯齿相比，B 型锯齿在动态应变时效中，发生在较高的温度和较低的应变率条件下，也可以
由 A 型锯齿随着应变的增加而发展得到。C 型锯齿是在流动曲线中应力下降低于一般的应力水平。它

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