导读：具有面心立方晶格的高熵合金(HEAs)在低温下具有良好的延展性，但屈服强度较低。为了解决这一问题，本研究在典型的FCC Al0.1CoCrFeNi HEA中采用多轴低温锻造(MACF)制备了含有高密度位错的纳米孪晶结构。在77 K时，经过5次MACF循环，Al0.1CoCrFeNi HEA具有1263 MPa的高抗拉屈服强度和30%的大塑性。探讨了锻造循环与微观组织的相互作用，探讨了纳米孪晶与位错协同作用的强化机制。

面心立方(FCC)高熵合金(HEAs)因其在低温下优异的断裂韧性和加工硬化能力，近年来引起了人们的广泛关注。然而，FCC HEAs屈服强度低，限制了其作为工程材料的广泛应用。

研究表明，高密度纳米孪晶的存在可以有效地提高FCC合金的屈服强度，同时不牺牲合金的延展性。发现强化机制主要是位错与共格孪晶界之间独特的相互作用。最近也有报道称，多轴低温锻造(MACF)技术是在Ti等金属材料内部生成高密度多尺度纳米孪晶的可行方法。

利用MACF技术在典型的FCC Al0.1CoCrFeNi HEAs中创新性地制备了高密度纳米孪晶，在保持良好延展性的同时显著提高了其低温屈服强度。然而，导致性能增强的潜在强化机制尚不清楚。更关键的是，不同锻造周期产生的纳米孪晶数量对力学性能的影响也没有完全了解。因此，本研究通过MACF处理，在Al0.1CoCrFeNi HEAs中制备了不同锻造周期的纳米孪晶结构。探讨了多次锻造制备的不同纳米孪晶组织与低温力学性能的相互作用，并详细讨论了相关强化机理。   

北京科技大学新金属材料国家重点实验室吕昭平教授团队的这项研究成果以题为Enhancing cryogenic yield strength and ductility of the Al0.1CoCrFeNi high-entropy alloy by synergistic effect of nanotwins and dislocations发表在Scripta Materialia上。

链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1359646223002191

图1 (a) Al0.1CoCrFeNi HEA试样经不同MACF循环处理和77 K拉伸试验后的工程应力-应变曲线;(b)屈服强度和断裂伸长率随MACF循环次数的变化曲线。

图2 不同锻造循环下的组织演变。(a1) FG， (b1) MACF-1， (c1) MACF-3和(d1) MACF-5标本的EBSD-BC图谱。EBSD-IPF图谱与(a2) FG、(b2) MACF-1、(c2) MACF-3和(d2) MACF-5标本的BC图谱重叠。(a3) FG， (b3) MACF-1， (c3) MACF-3和(d3) MACF-5标本的EBSD-KAM图。低角度晶界(LAGBs, 2°-10°)、高角度晶界(HAGBs， >10°)和孪晶界(TBs)分别用灰色、黑色和红色线条表示。

图3 (a) FG， (b) MACF-1， (c) MACF-3和(d) MACF-5标本的BF-STEM图像。高倍率(e) MACF-1标本BF和(f) DF-STEM图像。(b)中右下角的插图是用黄色圆圈标出的孪生区域对应的SAED模式。

图4 低温拉伸变形后MACF-1试样的EBSD (a) BC和(b) KAM图。

综上所述，Al0.1CoCrFeNi HEA采用不同的MACF工艺循环处理，成功地引入了高密度的位错和纳米孪晶。结果表明，具有1次MACF循环的纳米孪晶Al0.1CoCrFeNi HEA在液氮温度下具有高屈服强度和良好延展性的独特组合。我们的分析表明，高屈服强度归因于位错和纳米孪晶的协同作用，而良好的延性主要是由于纳米孪晶的均匀分布抑制了局部应力集中。本研究提供了一种可行的策略来优化FCC HEAs在低温下的力学性能，通过调节锻造循环来改变位错和纳米孪晶的分布。