研究背景

        高熵合金性能優(yōu)異，但目前研究多基于單軸應(yīng)力狀態(tài)，無法準確反映其在復(fù)雜應(yīng)力下的真實力學行為。CoCrFeNi高熵合金的雙軸力學性能研究幾乎是空白。因此，開展其準靜態(tài)和動態(tài)雙軸拉伸試驗，對揭示其復(fù)雜應(yīng)力下的力學性能具有重要意義。

        西北工業(yè)大學團隊發(fā)表文章，研究了高熵合金在動態(tài)和比例加載下的雙軸拉伸行為。研究發(fā)現(xiàn)應(yīng)變率和應(yīng)力狀態(tài)對其力學性能有顯著影響

        研究人員準靜態(tài)單軸試驗件設(shè)計依據(jù)國標 GB/T 228.1-2021《金屬材料拉伸試驗第1部分:室溫試驗方法》，動態(tài)單軸試驗件設(shè)計依據(jù)GB-T 30069.1-2013《金屬材料高應(yīng)變速率拉伸試驗第1部分：彈性桿型系統(tǒng)》

 單軸試驗件幾何構(gòu)型

        研究人員設(shè)計了一種十字形試驗件，用于動態(tài)和準靜態(tài)雙軸拉伸試驗。試驗件總長150mm，厚2.5mm，四臂寬15mm，夾持端長50mm。中心區(qū)為10mm×10mm的圓角正方形，厚0.7mm，經(jīng)過減薄處理。四個小臂上有10mm狹縫，狹縫端部有直徑1.2mm的應(yīng)力釋放孔，以提高應(yīng)力應(yīng)變分布均勻性。

雙軸試驗件幾何構(gòu)型

        在試驗件設(shè)計中，研究人員驗證了十字形試驗件中心區(qū)的應(yīng)力分布均勻性。通過在標距段內(nèi)選擇X方向和Y方向的單元體路徑發(fā)現(xiàn)在兩條路徑上相對距離0~0.6范圍內(nèi)，應(yīng)力相對值差異在5%以內(nèi)。因此，盡0管邊緣區(qū)可能存在差異，但中心區(qū)的應(yīng)變測量不受影響。

加載設(shè)備

         使用凱爾測控雙軸力學試驗機，載荷范圍為50-300kN，搭配三維DIC云圖計算程序?qū)?yīng)變場進行解析

試驗結(jié)果及分析

         研究人員發(fā)現(xiàn)0°、45°、90°加工的三個方向試驗件在應(yīng)變率為10-2s-1的單軸拉伸加載下的載荷-時間和載荷-位移曲線具有很好的重合性，可以得出結(jié)論：沿圓盤面加工的 CoCrFeNi 高熵合金具有拉伸各向同性，屈服強度為 292MPa，斷裂應(yīng)變 0.86，抗拉強度為 960MPa。

CoCrFeNi高熵合金在準靜態(tài)單軸拉伸下的載荷-位移、真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線

CoCrFeNi 高熵合金在準靜態(tài)雙軸拉伸加載下的真實應(yīng)力-應(yīng)變曲線

文章來源：

Li H, Gao L, Qi L, et al. Biaxial tensile behavior of CoCrFeNi high-entropy alloy under dynamic and proportional loadings [J]. Chinese Journal of Aeronautics, 2024, 37(9): 475-89.