高熵合金(HEA)或由多主元素组成的复合合金，由于其巨大的合金设计空间和独特的性质，如晶格畸变、缓慢扩散和鸡尾酒效应，受到了广泛的关注。然而，与传统材料相比，HEAs中使用的大量合金元素导致其性能/成本比相对较低，从而限制了其工业应用。因此，近年来的研究已转向开发低成本的高能高能合金或具有优异力学性能的中熵合金。尽管非等原子TRIP(高强度及高延性) HEA具有良好的应变硬化能力，但其相对较低的屈服强度(YS)在实际应用中仍有待提高。

在此，来自韩国汉阳大学的Jin-KyungKim等研究者报道了新型面心立方Fe49.5Mn30Co10Cr10C0.2Ti0.1V0.1Mo0.1高熵合金（HEA）的分层析出、连续变形诱导相变和增强背应力强化。相关论文以题为“Hierarchical precipitates, sequential deformation-induced phase transformation, and enhanced back stress strengthening of the micro-alloyed high entropy alloy”发表在Acta Materialia上。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135964542200355X

采用常规强化机制强化的金属材料，通常存在强度-延性平衡问题。为了克服HEAs中存在的这种权衡，大量的研究集中于激活各种强化机制，如第二相强化、固溶体硬化、微带诱导塑性(MBIP)、孪晶诱导塑性(TWIP)和TRIP效应。最近，人们提出了异质变形诱发强化或背应力强化机制的新概念。这种HDI强化源于受到非均匀塑性变形的非均匀微观结构，这可能会产生几何上必要的位错(GNDs)，显示出与应用应力方向相反的远程背应力。这一机理可以提高材料的抗塑性变形能力，从而提高材料的强度。HDI强化的应用开辟了新的材料设计理念，以克服强度-延性的权衡。由于GND的形成强烈依赖于微观组织的非均匀性，具有分级晶粒尺寸、位错分布不均、多相和析出相的微观组织可能是高密度GND的来源。

在此，研究者报道了新型面心立方Fe49.5Mn30Co10Cr10C0.2Ti0.1V0.1Mo0.1HEA的显微组织和变形机制。600℃退火后的材料中存在3种类型的析出相：σ相、富Cr MC-型碳化物和纳米级(Ti、V、Mo)C。这种分层析出会导致退火后缓慢再结晶和晶粒长大。部分再结晶组织和分级析出相，可以导致高屈服强度，即使在延长退火条件下。变形机制也随退火时间的变化而变化。退火时间短(< 2 h)的材料发生位错滑移、形变孪晶和形变诱发ε相变。较长的退火时间(> 10 h)触发一个多变量的ε阶段，从ε到γ的反向变换，以及多步的顺序变换，γ?→?ε?→?从ε的反向变换到γ?→?ε的反向变换到γ。背应力分析表明，退火时间较长的材料的背应力强化贡献较大，这可能是由于γ/ε和γ/σ界面增加所致。不同变形机制的激活和高背应力强化可使材料，在退火10 h后具有良好的应变硬化能力和强塑性组合(YS: 699 MPa, UTS: 1041 MPa, TE: 45%)。本文的工作，提供了具有特殊力学性能的亚稳态高熵合金的新的组织设计方案，利用分层析出相、连续变形诱导相变和增强背应力强化。

图1 退火材料的组织、相和析出相分析。

图2 退火材料中析出相的透射电镜分析。

图3 退火材料的EBSD分析。

图4 600℃退火后，随退火时间的增加，退火材料的微观组织演变示意图。

图5 退火材料的拉伸性能。

图6 退火时间较短和较长样品的变形机制示意图。

图7 对所有退火材料进行位错强化和背应力强化分析。

综上所述， 本文报道了一种新型Fe49.5Mn30Co10Cr10C0.2Ti0.1V0.1Mo0.1HEA的组织-力学性能关系，该材料具有优异的力学性能，利用了分层析出相、连续变形诱导相变和增强的背应力强化。研究者详细研究了合金在600℃退火后组织和强化机制的变化。