拉伸热应力引起的晶间断裂 。
PVD涂层的变形机制受涂层结构形态和基体硬度的影响 ， 在此之前基体会发生弹塑性变形 。 TiN涂层的高分辨率透射电镜研究表明 ， 柱状晶内部存在边缘位错 。 这些位错证实了硬脆TiN涂层塑性变形的可能性 。 然而 ， TiN涂层的塑性变形很小 ， 弯曲、拉伸或加热引起的高拉应力导致沿晶断裂(上图） 。
CoCrNiMEA具有较高的延性 ， 但其低强度限制了其应用 。 因此 ， 人们开发了各种途径来进一步提高强度 ， 同时保持塑性 ， 如通过热机械工艺的组织演变(如晶粒细化) ， 通过引入间隙掺杂或析出物的成分改性 。 或各种组合方法 。 此外 ， 还采用了一些更简单、更有效的方法来制备CoCrNi ， 如火花等离子烧结粉末冶金和增材制造(AM) 。 在我们前期的研究中 ， 通过激光辅助增材制造(LAAM) ， 粉末输送 ， 成功制备了CoCrNi MEA 。 在建成状态下 ， 材料的屈服强度(YS)、极限抗拉强度(UTS)和伸长率(El)分别为620.5 MPa、873.5 MPa和44.8% ， 实现了良好的强度和延性结合 。
等原子合金和镍的工程应力与工程塑性应变之间的关系是温度的函数 。 代表性插图显示了围绕屈服点的放大区域 。
上图为等原子合金和纯镍的工程应力-工程塑性应变随温度的变化曲线 。 曲线由拉伸载荷位移数据和十字头位移获得 ， 十字头位移使用由先前描述的显微硬度压痕确定的标尺长度延伸率校准 。 为计算应变的塑性分量 ， 对应力-应变曲线的线弹性部分拟合一条线 ， 从总应变中减去曲线上给定点的弹性应变量 ， 即可得到塑性应变 。 一般情况下 ， σ流随温度的升高而减小 ， 应力-应变曲线随温度的降低而有系统地向上平移 。 一些合金 ， 即NiCoCr FeNiMn NiCoMn FeNiCoMn和NiCoCrMn ， 在其673 K应力-应变曲线上表现出明显的锯齿 ， 基本上从屈服点一直延伸到颈缩开始 。 在其中两种合金FeNiMn和NiCoMn中 ， 在473 K时也观察到锯齿 。 这种锯齿通常与动态应变时效有关 ， 即在中等温度下 ， 移动溶质原子与位错的动态分离/锁定 。 然而 ， 还需要额外的工作来理解在这些现象中特定合金元素的机械作用 。
Woo等人也使用类似的技术制备了CoCrNi ， 在相同的加载条件下 ， YS较低(560mpa) ，UTS较低(850 MPa) ，El稍高(47%) 。 尽管关于CoCrNi的低温机械行为已有报道 ， 但几乎所有的块状材料都是通过传统工艺(如铸造、轧制和热处理)加工的 。 Wu等报道 ， CoCrNi的YS、UTS和El在673 K ~ 77 K之间随温度的降低而升高 。 然而 ， Gludovatz等报告的El在198 K略低(68%) ， 在77 K较高(90%) ， 与293 K相比(73%) 。 77 K(71%、50%)时 ， CoCrNi粗粒(~20 μm)和细粒(~1.5 μm)的El值均低于室温(90%、60%) 。 但是 ， 没有人讨论这种EL.异常变化 。 此外 ， 激光辅助增材制造(LAAMed) CoCrNi MEA的低温机械性能尚未见报道 。
拉伸试验的试样形状：（a）哑铃形或狗骨 ， （b）矩形杆 。
拉伸性能是由材料在拉力作用下抵抗力的反应所组成的 。 确定拉伸性能是至关重要的 ， 因为它提供了关于弹性模量、弹性极限、延伸率、比例极限、面积减少、拉伸强度、屈服点、屈服强度和其他拉伸性能的信息 。 拉伸性能因材料而异 ， 通过拉伸测试来确定 ， 拉伸测试产生的是载荷-延伸率曲线 ， 然后转换成应力-应变曲线 。 拉伸性能通常通过拉伸试验来确定 ， 拉伸试验通常用ASTM标准试验来描述 。 拉伸试验的适当标准是ASTM D638和ASTM D3039 ， 这取决于聚合物复合材料的类型 。 ASTM D638推荐用于随机取向、不连续、可模塑或低增强体积的复合材料 。 相反 ， ASTM D3039适用于高定向和/或高拉伸模量纤维增强聚合物复合材料 。 拉伸试验的试样通常为哑铃或狗骨状和矩形条形 ， 如上图所示 。
根据作者的理解 ， 在加粉LAAM过程中 ， 氧化几乎是不可避免的 ， 特别是对含有氧化敏感元素(如Cr、Mn)的合金 。 在制备CoCrNiMEA[34
和CoCrFeMnNi HEA时 ， 也出现了同样的问题 ， 优化了工艺参数 ， 尽量消除氧化 。 氧化物通常被认为是AM的缺陷 ， 与包围的孔隙和缺乏熔合 。 然而 ， 氧化物对低温机械性能的影响却鲜有报道 ， 尤其是LAAMed CoCrNi MEA 。 在本研究中 ， 涉及到少量和较多的CoCrNi MEA ， 分别命名为样品A和样品B 。 对比研究了A、B试样的低温拉伸性能 。 温度对LAAMed CoCrNi MEA拉伸性能的影响是第一个被报道和讨论的 。 该方法可用于制备复杂几何形状的CoCrNi零件 ， 并可用于磨损零件的尺寸修复 ， 适用于低温环境 。 本研究为MEA基复合材料的开发提供了启示 。
2.材料和方法
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