Эволюция микроструктуры и критическое напряжение двойникования в высокоэнтропийном сплаве CrMnFeCoNi

При низких гомологических температурах, вплоть до криогенных, высокоэнтропийный сплав CrMnFeCoNi обладает удачным сочетанием прочности, скорости деформационного упрочнения (WHR), пластичности и трещиностойкости. Для углубления понимания механизмов деформации, ответственных за его механические свойства, были выполнены испытания на растяжение при температуре жидкого азота и комнатной температуре (77 и 293 K), прекращаемые при различных деформациях, чтобы количественно охарактеризовать эволюцию микроструктуры методом просвечивающей электронной микроскопии. Были определены плотности дислокаций, ширины и расстояния между двойниками, а также их объемные доли. Нанодвойники впервые наблюдались после истинных деформаций приблизительно 7,4% при 77 K и приблизительно 25% при 293 K; при меньших деформациях деформация протекает за счет дислокационной пластичности. Растягивающее напряжение, при котором возникает двойникование, составляет 720 ± 30 МПа и практически не зависит от температуры; на основании этого критическое разрешенное касательное напряжение двойникования оценивается как 235 ± 10 МПа. В диапазоне, где деформация осуществляется за счет дислокационной пластичности, скорость деформационного упрочнения, нормированная на модуль сдвига, уменьшается с ростом деформации как при 77, так и при 293 K. При истинной деформации свыше приблизительно 7,4% WHR при 77 K сохраняется на высоком постоянном уровне G/30, поскольку активируется двойникование, постепенно вводящее в микроструктуру новые интерфейсы. В отличие от этого при комнатной температуре WHR продолжает снижаться с ростом деформации, поскольку двойникование активируется значительно позднее, вблизи разрушения. Таким образом, улучшенное сочетание прочности и пластичности при 77 K по сравнению с 293 K обусловлено главным образом более ранним началом двойникования в процессе деформации и дополнительным деформационным упрочнением. В соответствии с этим, когда образцы для испытаний на растяжение предварительно деформировали при 77 K для введения нанодвойников, а затем испытывали при 293 K, как текучее напряжение, так и пластичность увеличивались по сравнению с образцами, не подвергавшимися предварительной деформации.