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该研究系统研究了循环扭转对单相 Al0.1CoCrFeNi 多主元合金位错模式和演化过程的影响，研究了累积塑性应变γcu 从 0.1 到 14.6 的变化。结果表明，在初始应变阶段，传统的单滑移单个位错主导塑性变形。而在 γcu 高达 1.2 时，位错相互作用形成的大量位错锁反过来会导致多滑移位错在晶粒内部广泛增殖。在 γcu > 4 时，大量单独的多重位错逐渐组织成大量的二维微米级多滑移位错壁段；在 γcu > 8 时，形成丰富的三维更细的等轴低角度位错胞。低层错能金属的样品级分层位错胞结构的独特结构特征主要是由小而大的累积塑性应变的梯度分布引起的，这与增强的多滑移位错活动密切相关。梯度纳米结构金属和合金因其优异的机械性能组合，如高强度和延展性、优异的应变硬化性和增强的抗疲劳和断裂性，而成为材料研究的前沿。然而，梯度位错胞在循环扭转处理过程中的微观结构演变和潜在的形成机制尚不清楚。研究方法
该研究采用循环扭转处理 Alo.1CoCrFeNi 多主元合金样品，并通过扫描电子显微镜 (SEM)、电子背散射衍射 (EBSD) 和透射电子显微镜 (TEM) 对其微观结构进行了表征。TEM 中的双束衍射成像技术用于分析不同累积塑性应变下的位错特征。研究亮点
研究意义
这项研究为了解循环扭转过程中梯度位错胞的形成机制提供了新的见解。结果表明，塑性应变梯度和多滑移位错的激活在形成独特的梯度位错结构中起着至关重要的作用。
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图1. 在 γcu = 14.6，[10-1] 轴下，共面滑移全位错主导了胞内的塑性变形 (a)。(b-f) 五个双束衍射图像，在 g = 020 (b), 111 (c), -11-1 (d), 220 (e) 和 13-1 (f) 下，确定了位错的 Burgers 矢量和滑移系统。
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图2. 从核心到表面，累积剪切塑性应变从 0 增加到 14.6 的 GDS-16° 的典型横截面微观结构。(a) 横截面 EBSD 图像显示了三种不同取向差角的晶界（HAGB、LAB 和 TB）的空间梯度分布。相应的明场 TEM 图像 (b-d) 在 [110] 轴下，显示了随着γcu的增加，在 (a) 中分别指示为“b”、“c”、“d”的区域的晶内微观结构。(e) GDS 样品核心中的位错构型。(j) 沿梯度方向在胞状、壁状和平面状结构处的相应取向差角变化，相对于前一点测量。![]()
图3. (a) 位错胞/壁尺寸的变化和 (b) 胞壁处 GND 密度的变化作为 GDS 样品估计累积剪切塑性应变的函数。(c) 低角度晶界体积分数随循环扭转 (CT) 后结构尺寸的变化，与包括冷轧、等通道转角挤压等在内的传统塑性变形进行比较。
作者
这项工作的第一作者是来自中国科学院金属研究所的Zhang L.X.。中国科学院金属研究所的潘庆松教授和卢磊教授是该论文的通讯作者。L.X. Zhang, L. Liu, S. Guo, Q.S. Pan, L. Lu, Microstructure and evolution of gradient dislocation cells in multi-principal element alloy subjected to cyclic torsion, Acta Materialia 275 (2024) 120059. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120059
