CoCrFeNi高熵合金在準靜態單軸拉伸條件下的載荷-位移及真實應力-應變特性

研究背景

        高熵合金性能優異，但目前研究多基于單軸應力狀態，無法準確反映其在復雜應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，開展其準靜態和動態雙軸拉伸試驗，對揭示其復雜應力下的力學性能具有重要意義。

        西北工業大學團隊發表文章，研究了高熵合金在動態和比例加載下的雙軸拉伸行為。研究發現應變率和應力狀態對其力學性能有顯著影響

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

 單軸試驗件幾何構型

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

雙軸試驗件幾何構型

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

加載設備

         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云圖計算程序對應變場進行解析

試驗結果及分析

         研究人員發現0°、45°、90°加工的三個方向試驗件在應變率為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，斷裂應變 0.86，抗拉強度為 960MPa。

CoCrFeNi高熵合金在準靜態單軸拉伸下的載荷-位移、真實應力-應變曲線

CoCrFeNi 高熵合金在準靜態雙軸拉伸加載下的真實應力-應變曲線

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.