FeCoNiCr中熵合金在室溫及低溫變形下缺陷顯微結構演變之研究

Abstract

"本研究將在室溫(25℃)進行70%冷輥軋後的FeCoNiCr中熵合金進行850℃持溫1小時的退火熱處理以得到完全再結晶(Fully recrystallized)之顯微結構，接著分別在室溫(25℃)以及低溫(-150℃)下進行應變速率為10-3 s-1的間斷拉伸實驗，以觀察不同溫度下缺陷顯微結構演變的過程。之後同樣在室溫(25℃)以及低溫(-150℃)下進行應變速率為9000 s-1的霍普金森快速撞擊實驗，並與間斷拉伸實驗結果做比較，以觀察不同應變速率下缺陷分布以及形貌上的差異，主要透過穿透式電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope, TEM)來進行缺陷顯微結構的分析。 由實驗結果可以得知不論是在25℃還是-150℃，FeCoNiCr中熵合金在塑性變形初期主要都是透過差排滑移(Dislocation glide)來產生變形，直到應力達到啟動雙晶所需的臨界應力值，才會開始有變形雙晶(Deformation twin)的形成。在應變速率為10-3 s-1的實驗條件下，FeCoNiCr中熵合金在25℃下即便在真實應變量為38%也就是在抗拉強度的應變階段下，僅能觀察到一組變形雙晶(Single variant of deformation twin)的形成，推測是因為應力不足所致；在-150℃下則大約在真實應變量為12%之應變階段即可觀察到兩組變形雙晶(Two variants of deformation twin)的形成。而在應變速率為9000 s-1的實驗條件下，FeCoNiCr中熵合金在25℃且真實應變量為28.8%之應變階段下，即可觀察到兩組變形雙晶的形成，而在-150℃且真實應變量為24%之應變階段下，可以在許多奈米退火雙晶(Annealing nanotwin)內部觀察到密集分布的變形雙晶，而這些密集分布的變形雙晶其厚度大部分皆小於2 nm。最後在雙晶面符合Edge-on configuration的條件下進行變形雙晶寬度(厚度)之統計，由結果可以得知不論是在25℃還是-150℃，變形雙晶之平均寬度皆隨著應變量的增加而些微下降。且若是在相同真實應變量之條件下，不論是在25℃還是-150℃下FeCoNiCr中熵合金在經過快速撞擊後相較於慢速拉伸所生成的變形雙晶皆具有較細之平均寬度。"