Page 29 - 《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

度的升高，流动应力呈单调下降趋势，而且整体的真应力-真应变曲线也呈抛物线形状，且温度达到 800 ℃
时，合金仍表现出一定的加工硬化能力，显示出优异的耐高温能力。合金在不同应变率、不同温度下表现
出不同的力学行为，这可能归因于其不同的微观结构导致了在塑性变形过程中发生的不同的变形机制。

1.6 2.0

1.4 1.8
1.3
1.2 1.4
True stress/GPa 0.8 True stress/GPa 1.2
1.0
1.0
0.8
0.6
400 ℃
300 ℃
0.4 25 ℃ 200 ℃ 0.6 25 ℃ 200 ℃
400 ℃
300 ℃
500 ℃ 600 ℃ 0.4 500 ℃ 600 ℃
0.2 700 ℃ 800 ℃ 0.2 700 ℃ 800 ℃
0 0.05 0.10 0.15 0 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
True strain True strain
. .
(a) ε=1 000 s −1 (b) ε=4 000 s −1
图 3 不同动态应变率下 C48-800-1h MEA 的真应力-真应变曲线随温度的变化
Fig. 3 True stress-strain curves of C48-800-1h MEA under different temperatures at different dynamical strain rates
2.2 不同应变率下温度对合金流动应力的影响
为了研究不同应变率下间隙 C 掺杂的 CoCrNiSi C MEAs 流动应力随温度的变化情况，图 4 给出
0.3 0.048
了 C48-800-1h 合金在不同应变率下的流动应力随温度的变化曲线。准静态 0.001 s 应变率下，真应变
−1
0.10、0.20 和 0.30 对应的流动应力如图 4(a) 所示。由于 1 000 s −1 应变率下，加载时间较短，收集到的
波信号转换成的塑性应变较小，如图 4(b) 所示，1 000 s 应变率下的流动应力对应的真应变分别为 0.05、
−1
0.10 和 0.15。在 4 000 s −1 应变率下，C48-800-1h 合金的真应变为 0.10、0.20 和 0.30 时的流动应力如
图 4(c) 所示。由于金属材料在塑性变形过程中会产生热量，而对于动态高应变率加载，产生的热量没有
充足的时间扩散出去，因此会引起试样的温度上升。通过以下方程可以计算动态高应变率加载引起的
温升：
w ε η
∆T = σdε (1)
0 ρc p
3
式中：ε 为材料的塑性应变；η 为功热转化系数；ρ 为材料的密度，对于 C48-800-1h 合金，ρ=8.09 g/cm ；
∑ n
p c pi ，n 为元素数
c 为材料的定压比热容，对于多主元的中/高熵合金，采用质量平均法计算，即 c p = ω i
i=1
量，ω 为合金第 i 种元素的质量分数，c 为合金第 i 种元素的定压比热容 [30] ，因此对于 C48-800-1h 合金，
i
i
p
c 近似取为 0.467 J/(g·K)；σ 为材料的流动应力。Nemat-Nasser 等 [31-34] 通过对大量金属（包括无氧高导
p
铜、6061 铝、Ta-2.5%W1018 钢、工业纯钛等）的实验测试发现：在高应变率、大塑性变形下，材料的功热
转化系数取为 1 更合适。因此，图 4(b)～(c) 中的温度为试样的初始温度与绝热温升之和。
−1
从图 4 可以看到，对于 C48-800-1h 合金，在准静态 0.001 s 应变率下，流动应力在某一温度区域出
现了反常升高的现象。但是，对于动态 1 000 和 4 000 s 应变率下，其流动应力均随温度的升高，单调下
−1
降。众所周知，随着温度的升高，金属的流动应力通常降低。然而，在对金属塑性流动行为进行测试时
发现：在某一温度区域，随着温度升高，某些金属的流动应力反常地升高。该现象会使得在金属的流动
应力随温度变化曲线上出现一“钟形峰”，也就是说，在某一温度区域，金属的流动应力首先随温度的
升高而提高，达到一峰值后，其流动应力随温度的升高而降低，如图 5 所示。这种随温度升高出现的强
化现象与变形中的 PLC 动态应变时效类似，即应变和时效同时发生，都属于动态应变时效，但是二者的
宏观表现完全不同。鉴于这种现象形式上有别于“静态应变时效”和锯齿屈服 PLC 动态应变时效，将
这一现象称为“第三型应变时效”（third type strain age，简称 3rd SA） [35] 。从图 5 可以看出，随着应变率

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