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金屬結(jié)構(gòu)材料在特定服役環(huán)境（例如高溫腐宋、低溫、蠕變檀轨、疲勞以及高速?zèng)_擊等）下出現(xiàn)塑性不穩(wěn)定的現(xiàn)象，稱為鋸齒流變欺嗤。鋸齒流變行為主要表現(xiàn)為應(yīng)力–應(yīng)變曲線上的連續(xù)快速上升或下降的波動(dòng)参萄，也被稱為波特文–勒夏特利埃效應(yīng)（Portevin?Le Chatelier，PLC）效應(yīng)煎饼。在非晶合金中讹挎，鋸齒流變行為歸因于剪切帶的萌生和傳播；而在晶體材料中（例如低碳鋼吆玖、不銹鋼筒溃、TWIP/TRIP鋼、AlMg合金等金屬材料）鋸齒流變行為是由于位錯(cuò)與溶質(zhì)原子之間相互作用導(dǎo)致的。在多組元高熵合金中条舀，多種組元效應(yīng)使溶質(zhì)與溶劑之間的界限變得不再清晰诽泪，具體是哪些元素與高熵合金內(nèi)部位錯(cuò)的相互作用依然不是很清楚。本文介紹了多組元高熵合金中的鋸齒流變行為喇坊，揭示了在高熵合金變形過程中主導(dǎo)鋸齒流變的機(jī)制挂闺。

塑性變形能力是金屬材料的重要力學(xué)性能之一，相比較于彈性變形知掉，塑性變形的微觀機(jī)制與宏觀表現(xiàn)之間的關(guān)聯(lián)更加復(fù)雜轮贫。通常金屬材料的塑性變形是均勻的，當(dāng)滿足一定的條件時(shí)（例如戈般，特定溫度蛛跛、應(yīng)變速率、預(yù)應(yīng)變）候塞，材料在塑性變形過程中會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)現(xiàn)象痊缎。在應(yīng)力–應(yīng)變曲線上，表現(xiàn)為載荷反復(fù)升降的鋸齒狀布虾，這種現(xiàn)象被稱為波特文–勒夏特利埃效應(yīng)（Portevin?Le Chatelier庇晤，PLC）效應(yīng)。PLC效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)可以追溯到19世紀(jì)屹蚊，在黃銅厕氨、鋼鐵、鋅等材料的靜載實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)試樣不連續(xù)的伸長過程汹粤。隨后到了20世紀(jì)初命斧，Portevin和Le Chatelier等對(duì)硬鋁合金的鋸齒現(xiàn)象進(jìn)行了不同室溫、應(yīng)變速率下的系統(tǒng)性研究嘱兼，隨著鋸齒現(xiàn)象的出現(xiàn)試樣表面出現(xiàn)了波紋痕跡国葬。1953年，提出位錯(cuò)理論的Cottrell將這種鋸齒流變行為稱之為波特文–勒夏特利埃效應(yīng)（PLC）效應(yīng)芹壕。

在特定條件下汇四，大多數(shù)合金可以觀察到鋸齒流變行為，例如鋁合金踢涌、Fe–13Cr–3.4Mn–0.47C不銹鋼通孽、孿生誘發(fā)塑性鋼（TWIP）鋼、鎳基高溫合金睁壁、CoNiV背苦、CoCrFeMnNi等高熵合金。根據(jù)鋸齒形貌特征癌割，可以將鋸齒分為5種主要類型腋钞，定義為A茵沾、B、C肺倾、D和E负腻。如圖1所示，不同類型的鋸齒具有不同的特征曲線矢盾。應(yīng)力升降以周期性方式出現(xiàn)的A型鋸齒粤段，其中應(yīng)力值上升到應(yīng)力的一般水平之上后，應(yīng)力值發(fā)生了急劇下降姚藤。與A型鋸齒相比幢剂，B型鋸齒的波動(dòng)頻率更高，在更小的應(yīng)變下累計(jì)更多的鋸齒偷欲。而在C型鋸齒中凳赃，應(yīng)力升降幅度較大并且在應(yīng)力水平以下出現(xiàn)屈服下降。與A附垒、B和C型鋸齒不同撕贞，D型鋸齒在應(yīng)力與應(yīng)變圖中呈現(xiàn)階梯狀圖案。E型鋸齒顯示出不規(guī)則的波動(dòng)圖案测垛。除了這些鋸齒特征捏膨，在實(shí)際的變形中往往會(huì)出現(xiàn)不同鋸齒的組合，比如A+B型食侮、A+C型和B+C型号涯，鋸齒類型主要受應(yīng)變速率和溫度的影響。通常情況下锯七，當(dāng)測試溫度升高時(shí)链快，鋸齒從A型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)锽型和C型。類似地眉尸，隨應(yīng)變速率的降低域蜗，鋸齒從A型向B型或者C型過渡；另外噪猾，隨著應(yīng)變速率的增加霉祸，鋸齒逐漸從初始的A型或者B型鋸齒過渡到C型鋸齒。本文將梳理高熵合金中存在的鋸齒流變行為袱蜡，以及鋸齒流變行為在面心立方（FCC）和體心立方（BCC）高熵合金中的特征脉执。解釋鋸齒流變產(chǎn)生的微觀機(jī)制，綜述主導(dǎo)鋸齒類型的因素层掺。

圖1  CoCrFeMnNi 高熵合金在高溫下產(chǎn)生鋸齒流變行為的應(yīng)力–應(yīng)變曲線

在非晶合金中，鋸齒流變行為的微觀機(jī)制主要?dú)w因于剪切帶的間歇滑動(dòng)芍摩。在多晶體材料中渴门，鋸齒流變行為的微觀機(jī)制主要?dú)w結(jié)為動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效（DSA），即在一定應(yīng)變速率下，位錯(cuò)與溶質(zhì)原子相互作用的結(jié)果唆蕾。早在1949年潭拖，Cottrell等便提出了動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效模型，其中溶質(zhì)原子會(huì)擴(kuò)散到可動(dòng)位錯(cuò)周圍形成Cottrell原子氣團(tuán)對(duì)可動(dòng)位錯(cuò)進(jìn)行釘扎衡辨。但是考慮到溶質(zhì)原子的晶格擴(kuò)散速度遠(yuǎn)小于可動(dòng)位錯(cuò)的滑移速度厦螟，Cottrell進(jìn)一步提出了空位輔助溶質(zhì)原子擴(kuò)散的模型。針對(duì)溶質(zhì)原子向位錯(cuò)擴(kuò)散的方式怎开，研究者提出了一系列模型癣二，比如晶格擴(kuò)散、空位擴(kuò)散铲蒸、管道擴(kuò)散哥谷、跨核擴(kuò)散等，并且不斷更新了研究的結(jié)果麻献。

McCormick于1972年結(jié)合Cottrell提出的氣團(tuán)模型以及間歇式位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)们妥，認(rèn)為當(dāng)可動(dòng)位錯(cuò)在滑動(dòng)過程中被其他障礙物暫時(shí)阻礙時(shí)，給予溶質(zhì)原子提供了充足的時(shí)間勉吻，使得溶質(zhì)原子更易擴(kuò)散到位錯(cuò)處监婶，從而產(chǎn)生額外的釘扎效果。值得注意的是齿桃，參與釘扎可動(dòng)位錯(cuò)的溶質(zhì)原子氣團(tuán)并不會(huì)隨著可動(dòng)位錯(cuò)繼續(xù)滑動(dòng)惑惶。因此，宏觀應(yīng)力僅對(duì)應(yīng)溶質(zhì)對(duì)位錯(cuò)的作用力源譬。

Cottrell模型中原子的擴(kuò)散方式為空位輔助的晶格擴(kuò)散集惋，其擴(kuò)散速率遠(yuǎn)低于位錯(cuò)的滑動(dòng)速度，顯然難以形成釘扎作用踩娘。Sleeswyk于1958年提出了與體擴(kuò)散相對(duì)應(yīng)的管擴(kuò)散模型刮刑。根據(jù)熱力學(xué)定律，溶質(zhì)原子偏向于向位錯(cuò)缺陷處擴(kuò)散养渴，以降低材料總應(yīng)變能张重。因此，林位錯(cuò)的存在大大提高了溶質(zhì)原子的擴(kuò)散速度伍茎。當(dāng)可動(dòng)位錯(cuò)被林位錯(cuò)阻礙時(shí)斥稍，林位錯(cuò)處的溶質(zhì)原子以更快的速度擴(kuò)散到可動(dòng)位錯(cuò)處，從而對(duì)可動(dòng)位錯(cuò)造成額外的阻力已清。這使得可動(dòng)位錯(cuò)需要更大的能量克服溶質(zhì)阻礙繼續(xù)運(yùn)動(dòng)态晤，往復(fù)循環(huán)，在宏觀應(yīng)力中表現(xiàn)為鋸齒現(xiàn)象卷霜。1997年喧盲，Nortmann等對(duì)溶質(zhì)原子通過管擴(kuò)散進(jìn)行的釘扎強(qiáng)化作用進(jìn)行了細(xì)分纽肄，分為交叉點(diǎn)強(qiáng)化和線強(qiáng)化。等待時(shí)間較短時(shí)鄙幸，溶質(zhì)原子擴(kuò)散到可動(dòng)位錯(cuò)處的數(shù)量較少夹村，溶質(zhì)原子僅聚集在可動(dòng)位錯(cuò)與林位錯(cuò)的交點(diǎn)處，當(dāng)?shù)却龝r(shí)間充足時(shí)邦墅，大量溶質(zhì)原子聚集在位錯(cuò)附近袒兵，并遍布可動(dòng)位錯(cuò)附近〉苟椋基于上述的機(jī)制灾测，Yu等繪制了可動(dòng)位錯(cuò)、林位錯(cuò)與溶質(zhì)原子之間相互作用過程及對(duì)應(yīng)的鋸齒特征的示意圖涩馆，如圖2所示行施。

圖2  CoCrFeMnNi高熵合金產(chǎn)生A型和B型鋸齒流變：(a)動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效機(jī)制（DSA）的微觀過程示意圖；(b) A型鋸齒宏觀形貌魂那；(c) B型鋸齒宏觀形貌

2006年蛾号，Curtin等提出了跨核擴(kuò)散機(jī)制，即溶質(zhì)原子從受壓的一側(cè)經(jīng)滑移面涯雅，穿過位錯(cuò)核擴(kuò)散到受拉的一側(cè)鲜结。當(dāng)溶質(zhì)原子半徑比基體原子小時(shí)，溶質(zhì)原子從位錯(cuò)線下方（拉應(yīng)力側(cè)）擴(kuò)散到位錯(cuò)線上方（壓應(yīng)力側(cè)）活逆，基體原子從位錯(cuò)線上方擴(kuò)散到位錯(cuò)線下方精刷，以達(dá)到最低能量狀態(tài)。

綜上所述蔗候，對(duì)于動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效中微觀機(jī)制的描述與理解怒允，尤其是對(duì)溶質(zhì)原子向可動(dòng)位錯(cuò)的擴(kuò)散方式，至今仍無定論矫撤。其關(guān)鍵原因是思袋，動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效的微觀過程一直缺乏實(shí)驗(yàn)的直接觀察，各種模型仍然只停留在數(shù)學(xué)判據(jù)層面赃勺，而非直接基于材料本質(zhì)估骡。就目前的研究現(xiàn)狀來講，管擴(kuò)散仍是最受認(rèn)可的溶質(zhì)原子擴(kuò)散方式筝妥。因此暮霍，本文中以管擴(kuò)散動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效為主，以對(duì)應(yīng)鋸齒產(chǎn)生的宏觀行為屋问。

根據(jù)當(dāng)前研究進(jìn)展串篓，用于制備高熵合金的金屬主要包括第3周期的Mg、Al籍囱；第4周期的Ti韭张、V砍绞、Cr、Mn策冕、Fe、Co效床、Ni睹酌、Cu和Zn；第5周期的Zr剩檀、Nb憋沿、Mo和Sn；第6周期的Hf沪猴、Ta辐啄、W和Pb，另外還有類金屬元素Si和B等运嗜。2004年壶辜，Cantor等率先制備出等原子數(shù)分?jǐn)?shù)的CoCrFeMnNi單相FCC高熵合金，由Cr担租、Fe砸民、Co、Ni和Mn 5種元素等比例混合奋救，該合金具有極大的塑性和較高的加工硬化能力岭参。隨著研究深入，Cantor合金在高溫準(zhǔn)靜態(tài)力學(xué)測試中表現(xiàn)出顯著的鋸齒流變行為赶马。與低碳鋼麸奇、Cu合金、Ni基高溫合金和Al–Mg合金類似既屋，高熵合金的鋸齒流變行為同樣受溫度和應(yīng)變速率的調(diào)控票援。由于高熵合金中的溶質(zhì)原子尚未定義，傳統(tǒng)模型無法合理地解釋高熵合金的鋸齒流變行為滨锯，因此大量研究基于此展開各囤。

基于動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效的微觀機(jī)制研究，升高溫度有利于溶質(zhì)原子的移動(dòng)站么，當(dāng)溫度升高到一定程度之后芭患，溶質(zhì)原子對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用逐漸顯現(xiàn)，因此觀察到鋸齒現(xiàn)象惨译。Tsai等研究了CoCrFeMnNi高熵合金在不同溫度的鋸齒行為（見圖3(a)）铡协，隨著溫度從300 ℃升高到600 ℃，鋸齒現(xiàn)象逐漸明顯一黄，當(dāng)溫度進(jìn)一步提高到700 ℃后芋滔，鋸齒現(xiàn)象逐漸消失援雇。因此，在一定的溫度區(qū)間中鋸齒表現(xiàn)出正與負(fù)的PLC效應(yīng)椎扬。改變應(yīng)變速率也可以影響鋸齒流變惫搏，在可動(dòng)位錯(cuò)移動(dòng)之前降低應(yīng)變速率可以賦予溶質(zhì)原子更久的擴(kuò)散時(shí)間，從而產(chǎn)生更強(qiáng)的釘扎作用蚕涤。如圖3(b)所示筐赔，當(dāng)溫度設(shè)定為600 ℃時(shí)疤格，應(yīng)變速率從10?2 s?1降低到10?4 s?1可以增強(qiáng)鋸齒的幅度屈腻，促使鋸齒從A型到C型轉(zhuǎn)變〗愕螅基于跨核擴(kuò)散模型天吓，Tsai等提出了CoCrFeMnNi高熵合金中的原位釘扎機(jī)理贿肩，如圖3(c)所示。當(dāng)可動(dòng)位錯(cuò)被障礙阻礙時(shí)龄寞，高熵合金中較大的原子會(huì)從壓應(yīng)力側(cè)擴(kuò)散到拉應(yīng)力側(cè)汰规，較小的原子會(huì)從拉應(yīng)力側(cè)擴(kuò)散到壓應(yīng)力側(cè)：較大的原子，如Cr（r=0.128 nm）和Fe（r=0.127 nm）萄焦，將傾向于擴(kuò)散到刃型位錯(cuò)的下部犁谓，而Co（r=0.125 nm）和Ni（r=0.125 nm）的原子半徑相對(duì)較小，更傾向于分布到刃型位錯(cuò)上部淋塌。至于中等大小的Mn（r=0.126 nm）叫逸，可能表現(xiàn)出不那么強(qiáng)烈的分離傾向。在此模型中乾乘，研究人員還認(rèn)為在室溫時(shí)俄耸，局部位錯(cuò)核處的擴(kuò)散速率不足，不允許通過位錯(cuò)核擴(kuò)散使得原子占據(jù)位錯(cuò)附近的低能量位置從而釘扎位錯(cuò)牺独。在中等溫度區(qū)間惊钮，位錯(cuò)核擴(kuò)散速率允許原子跨核擴(kuò)散從而釘扎位錯(cuò)，產(chǎn)生PLC效應(yīng)谬堕。較高溫度下计员，原子振動(dòng)太大無法通過占據(jù)位錯(cuò)周圍的低能量位置來鎖定位錯(cuò)，因此PLC效應(yīng)消失沈论。由于CoCrFeMnNi高熵合金體系中的原子尺寸差異較大假仙，使得材料晶格畸變較大，位錯(cuò)處于較大的壓縮和拉伸應(yīng)變中簿煌。眾所周知氮唯，溶質(zhì)和位錯(cuò)之間存在相互作用。為了降低總能量，溶質(zhì)原子總是傾向于擴(kuò)散到位錯(cuò)處惩琉，并由于應(yīng)力消除和化學(xué)鍵合效應(yīng)而導(dǎo)致偏析或溶質(zhì)氣團(tuán)豆励。

圖3  CoCrFeMnNi高熵合金應(yīng)力–應(yīng)變曲線：(a)不同溫度下產(chǎn)生鋸齒流變行為的應(yīng)力–應(yīng)變曲線；(b) 600 ℃下不同應(yīng)變速率產(chǎn)生鋸齒流變的應(yīng)力–應(yīng)變曲線瞒渠；(c) 原子跨核擴(kuò)散微機(jī)制

在低溫下良蒸，高熵合金也同樣表現(xiàn)出類似于高溫拉伸狀態(tài)下的鋸齒行為。Liu等報(bào)道了CoCrFeNi高熵合金樣品在–268.9 ℃（4.2 K）至20 ℃（293 K）的溫度范圍內(nèi)以10?3 s?1的應(yīng)變速率進(jìn)行拉伸過程中的鋸齒流變行為伍玖，如圖4所示诚啃，CoCrFeNi高熵合金在–268.9 ℃和–253 ℃（20 K）的極低溫度下，存在明顯鋸齒狀流動(dòng)私沮。經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，上述2種條件下的最大李亞普諾夫（Lyapunov）指數(shù)均為正（–268.9 ℃為0.05和橙，–253 ℃為0.001）仔燕，這表明鋸齒行為是混沌的（不穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)）。此外魔招，透射電子顯微鏡表征（TEM）顯示低腕，在–268.9 ℃下，測試樣品在拉伸加載期間蓄稠，經(jīng)歷了從面心立方（FCC）到密排六方（HCP）的相變颖怕，結(jié)果表明在低溫局部高應(yīng)力狀態(tài)下，HCP相比FCC相更穩(wěn)定译拿。此外剔撮，透射電子顯微鏡顯示合金內(nèi)部還存在許多高密度缺陷，如納米孿晶薛对、層錯(cuò)和密排六方結(jié)構(gòu)堆疊母边。根據(jù)上述結(jié)果得出結(jié)論：在–268.9 ℃下測試樣品表現(xiàn)出不穩(wěn)定行為歸因于在液氦溫度下，孿生變形和相變產(chǎn)生足夠高的應(yīng)變硬化速率深冶，使得高熵合金在高應(yīng)力下維持穩(wěn)定的塑性流動(dòng)蒲姥，從而產(chǎn)生鋸齒狀特征。因此欧陋，在高熵合金高溫變形過程中的鋸齒現(xiàn)象是由動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效導(dǎo)致的六泞。在極低的溫度下（例如液氦溫度），鋸齒流變行為是FCC到HCP相變導(dǎo)致的邪蛔。

圖4  (a) CoCrFeNi 高熵合金在低溫下的應(yīng)力–應(yīng)變曲線急黎；(b) –268.9 ℃拉伸后樣品的TEM明場相和(c)對(duì)應(yīng)的電子衍射圖譜；(d)樣品中相變特征透射電子顯微圖（橢圓線為HCP新相）店溢；(e)橢圓線區(qū)域HCP相大角度環(huán)形暗場像（HAADF）照片

BCC高熵合金因其成分復(fù)雜且含有多種難熔金屬元素（如W叁熔、Ta、Mo床牧、Nb荣回、Hf遭贸、V、Zr和Ti等）心软，展現(xiàn)出了優(yōu)異的高溫性能壕吹。這些具有極高熔點(diǎn)和硬度的金屬元素使得BCC類合金在高溫環(huán)境下表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐熱性，從而在極端溫度條件下仍能保持較高的屈服強(qiáng)度删铃。在高溫變形過程中耳贬，BCC類合金常常會(huì)出現(xiàn)鋸齒流變行為，該現(xiàn)象與材料的變形機(jī)制密切相關(guān)猎唁。Chen等在進(jìn)行高溫變形實(shí)驗(yàn)時(shí)咒劲，探討了HfNbTaTiZr高熵合金在300 ℃（573 K）至500 ℃（773 K）的變形行為。實(shí)驗(yàn)使用了MTS伺服液壓機(jī)拄渣，以1×10?3轴布、2×10?4和5×10?5 s?1 3種應(yīng)變速率進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，如圖5所示浦砚。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明缓捂，當(dāng)應(yīng)變速率固定為5×10?5 s?1時(shí)，隨著溫度的升高亚滑，鋸齒形狀從A型逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镃型茄妇，表明高溫條件下材料的流變行為發(fā)生了變化。此外还做，當(dāng)應(yīng)變速率從5×10?5 s?1增加到1×10?3 s?1時(shí)晨丸，鋸齒幅值逐漸減小，鋸齒現(xiàn)象也隨之減弱沼津，說明在高溫變形的過程中荞篙，材料的變形機(jī)制會(huì)受到應(yīng)變速率的影響，進(jìn)一步揭示了BCC高熵合金在高溫下的復(fù)雜流變行為科绣。

圖5  不同應(yīng)變速率下HfNbTaTiZr合金單軸拉伸行為的溫度依賴性：(a) 5×10?5 s?1殿姑；(b) 2×10?4 s?1；(c) 1×10?5 s?3肯适；(d)在不同應(yīng)變速率下屈服強(qiáng)度（YS）和極限抗拉強(qiáng)度（UST）與溫度關(guān)系圖

高熵合金中的鋸齒流變行為变秦，特別是在BCC合金中，往往表現(xiàn)出不同的類型和特征框舔。Hsu等的研究進(jìn)一步揭示了HfNbTaTiZr高熵合金在不同溫度下鋸齒流變行為的具體表現(xiàn)蹦玫，如圖6所示。當(dāng)溫度低于400 ℃時(shí)刘绣，無論應(yīng)變速率如何樱溉，材料的PLC帶傳播機(jī)制表現(xiàn)為A型，該模式下的鋸齒表現(xiàn)為連續(xù)的傳輸路徑。當(dāng)溫度升高到600 ℃福贞，且應(yīng)變速率為10?3 s?1時(shí)撩嚼，PLC帶的行為轉(zhuǎn)變?yōu)锽型，表現(xiàn)為間歇性的傳輸挖帘。說明在中等溫度下完丽，鋸齒的傳播變得更加不規(guī)則且具有一定的間歇性。而當(dāng)應(yīng)變速率提高到10?2 s?1時(shí)拇舀，PLC帶表現(xiàn)為C型模式漱屁，該模式下的鋸齒行為則表現(xiàn)為隨機(jī)成核且不傳播。以上轉(zhuǎn)變表明高熵合金在不同溫度和應(yīng)變速率下的鋸齒行為具有復(fù)雜性和多樣性株矩，證明了高熵合金依然保持PLC帶的特性茧津。在高熵合金中，溫度和應(yīng)變速率對(duì)鋸齒流變行為存在顯著影響碱跃，且該影響在不同的實(shí)驗(yàn)條件下表現(xiàn)出不同的模式超棚。

圖6  不同溫度、應(yīng)變速率對(duì)HfNbTaTiZr單軸拉伸行為的影響及在以下條件下相應(yīng)的數(shù)字相關(guān)圖像：(a) 200 ℃朋傲，10?2 s?1；(b) 600 ℃伐蔚，10?3 s?1昨跺；(c) 600 ℃，10?2 s?1（注：白色箭頭表示局部變形帶的位置

進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)谁意，應(yīng)變速率對(duì)HfNbTaTiZr高熵合金的屈服強(qiáng)度有顯著影響发娶。根據(jù)Chen等的分析，當(dāng)應(yīng)變速率從2×10?4 s?1降低到5×10?5 s?1時(shí)料潘，由于強(qiáng)烈的動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)導(dǎo)致材料具有更高的屈服強(qiáng)度抽碌。然而，當(dāng)應(yīng)變速率增高到1×10?3 s?1時(shí)决瞳，屈服強(qiáng)度出現(xiàn)了相應(yīng)的降低货徙。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因仍不完全清楚，可能與高溫下材料的變形機(jī)制和動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)的復(fù)雜性有關(guān)皮胡。發(fā)生動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)通常會(huì)使得材料的屈服強(qiáng)度提高痴颊，但在特定條件下，這種效應(yīng)可能會(huì)減弱甚至消失屡贺。此外蠢棱，應(yīng)變率敏感性系數(shù)的計(jì)算結(jié)果也證明了動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)的發(fā)生。當(dāng)應(yīng)變率敏感性系數(shù)為負(fù)時(shí)甩栈，通常表明存在動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)泻仙。然而，負(fù)應(yīng)變率敏感性系數(shù)并不是動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)發(fā)生的充分必要條件。Chen等還依據(jù)應(yīng)變率敏感性判據(jù)提出了鋸齒流變行為發(fā)生的臨界應(yīng)變預(yù)測模型玉转，能夠較好地預(yù)測臨界應(yīng)變的正行為（即臨界應(yīng)變隨溫度升高或應(yīng)變率降低而升高）和逆行為（即臨界應(yīng)變隨溫度升高或應(yīng)變率降低而降低）突想。如圖7所示為理論模型的驗(yàn)證結(jié)果，結(jié)果表明HfNbTaTiZr高熵合金在不同溫度和應(yīng)變速率下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與模型預(yù)測結(jié)果一致冤吨，該模型具有較高的預(yù)測準(zhǔn)確性竹肚。

圖7  臨界鋸齒應(yīng)變?chǔ)胏（或εc）隨溫度和應(yīng)變速率變化的數(shù)值預(yù)測結(jié)果（實(shí)線）與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（符號(hào)）對(duì)比

Hsu等的研究進(jìn)一步探討了HfNbTaTiZr高熵合金中鋸齒現(xiàn)象對(duì)溫度和成分的依賴性，如圖8所示训寝。研究發(fā)現(xiàn)勾勃，隨著合金元素?cái)?shù)目的增加，PLC帶的轉(zhuǎn)變溫度范圍顯著擴(kuò)大恨蒙，高溫下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效程度也顯著增強(qiáng)区糟。這一發(fā)現(xiàn)通過對(duì)單一元素、二元合金和三元合金的臨界應(yīng)變進(jìn)行驗(yàn)證并得到了證實(shí)教够。Hsu等的研究還揭示了五元合金中面心立方和體心立方高熵合金之間的鋸齒現(xiàn)象差異潮兼。在高溫下，BCC合金中的鋸齒行為較為復(fù)雜杠捂，其中Nb和Ta元素的高熔點(diǎn)導(dǎo)致了HfNbTaTiZr合金中自調(diào)節(jié)速度較慢始树，進(jìn)一步加劇了高溫下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效效應(yīng)。

圖8  臨界鋸齒應(yīng)變隨不同成分和溫度變化的預(yù)測模型（實(shí)線）與實(shí)驗(yàn)結(jié)果（符號(hào)）對(duì)比

金屬材料的鋸齒流變行為一直是材料科學(xué)家探究的一個(gè)重要問題赋芥，廣泛存在于低碳鋼绳宰、銅合金、鎳基合金和鎂鋁合金等一膨，它歸因于可動(dòng)位錯(cuò)和溶質(zhì)原子的相互作用呀邢，也被稱為PLC效應(yīng)。與傳統(tǒng)合金類似豹绪，高熵合金鋸齒流變行為同樣受溫度和應(yīng)變速率的調(diào)控价淌，從而演化出5種不同的鋸齒類型。高熵合金作為一種新型的合金瞒津，由于其復(fù)雜的組成蝉衣，其鋸齒流變的產(chǎn)生機(jī)理與傳統(tǒng)合金存在較大差異，也面臨許多挑戰(zhàn)巷蚪，未來可以從以下方面進(jìn)行探究：

（1）高熵合金作為一種特殊的材料买乃，其溶質(zhì)的概念至今無法定義。因此可以借助鋸齒流變行為中位錯(cuò)與溶質(zhì)原子相互作用的特性钓辆，來衡量高熵合金中的溶質(zhì)種類剪验。這將對(duì)于設(shè)計(jì)高強(qiáng)度和高韌性的高熵合金具有重要意義。

（2）未來的工作可以研究輻射位移損傷對(duì)高熵合金變形行為的影響前联。目前功戚，較少研究能徹底表明粒子輻照如何影響高熵合金中的鋸齒行為娶眷。未來可以研究中子輻照和熱退火如何在拉伸或壓縮過程中影響高熵合金中的鋸齒流變。這項(xiàng)研究意義重大拥臼，因?yàn)樗鼘⑻剿鬏椪找鸬奈⒂^結(jié)構(gòu)變化逝声，如在粒子轟擊過程中向基體中引入的位錯(cuò)環(huán)或沉淀物，如何影響鋸齒流變的動(dòng)力學(xué)搭奄。

（3）對(duì)于在高溫下服役的納米析出強(qiáng)化高熵合金呀胁，其溶質(zhì)原子、位錯(cuò)艇氯、層錯(cuò)殖吧、孿晶以及納米析出相之間的交互作用可以影響鋸齒流變行為。現(xiàn)有研究表明納米析出相可以阻礙位錯(cuò)药炊、層錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)牧返，高溫促進(jìn)溶質(zhì)原子偏聚在位錯(cuò)處進(jìn)一步釘扎位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)。隨著溫度升高出現(xiàn)負(fù)PLC效應(yīng)即PLC效應(yīng)消失变跃，負(fù)PLC效應(yīng)出現(xiàn)的溫度變形機(jī)制常伴隨著納米孿晶的出現(xiàn)弥铸，關(guān)于負(fù)PLC效應(yīng)的解釋與研究還需要進(jìn)一步的探索。

（4）此外瘪决，還需要做更多的工作來更好地解釋高熵合金中孿晶誘導(dǎo)的鋸齒現(xiàn)象脸候。這可能涉及低溫到高溫的范圍和大于10?3 s?1的應(yīng)變速率下對(duì)高熵合金試樣進(jìn)行壓縮或拉伸測試。對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)绑蔫，可以使用透射電子顯微鏡（TEM）和電子背散射衍射（EBSD）等技術(shù)來表征微觀結(jié)構(gòu)纪他，使用不同的分析方法來解釋和建模鋸齒流變行為，這些實(shí)驗(yàn)的結(jié)果將為高熵合金中孿晶和鋸齒行為之間的關(guān)系提供基本的見解晾匠。

（5）最后，應(yīng)該有更多的研究來建模和使用其他方法梯刚，如復(fù)雜性分析凉馆、多重分形分析和混沌分析技術(shù)，分析高熵合金中的鋸齒流變行為亡资。此外澜共，涵蓋廣泛尺度的理論模型，包括第一性原理锥腻、分子動(dòng)力學(xué)嗦董、位錯(cuò)動(dòng)力學(xué)、有限元方法和晶體塑性瘦黑，可用于量化京革、預(yù)測和模擬成分、溫度趾倾、應(yīng)變速率贪挽、添加劑量场陪、輻照和環(huán)境對(duì)高熵合金鋸齒流變行為的影響。這些類型的分析和建模的結(jié)果將與先進(jìn)的微觀結(jié)構(gòu)表征技術(shù)相結(jié)合泵易，如原位透射電子顯微鏡干蒸、X射線衍射和中子衍射。微觀結(jié)構(gòu)碴厂、分析和建模結(jié)果的結(jié)合可能會(huì)在諸多方面產(chǎn)生意想不到的啟發(fā)讥蚯，例如，發(fā)現(xiàn)鋸齒流變過程中微觀結(jié)構(gòu)行為與塑性變形動(dòng)力學(xué)之間的聯(lián)系刮盗。

參考文獻(xiàn)（略）