CoCrFeNi高熵合金在准静态单轴拉伸条件下的载荷-位移及真实应力-应变特性

研究背景

        高熵合金性能优异，但目前研究多基于单轴应力状态，无法准确反映其在复杂应力下的真实力学行为。CoCrFeNi高熵合金的双轴力学性能研究几乎是空白。因此，开展其准静态和动态双轴拉伸试验，对揭示其复杂应力下的力学性能具有重要意义。

        西北工业大学团队发表文章，研究了高熵合金在动态和比例加载下的双轴拉伸行为。研究发现应变率和应力状态对其力学性能有显著影响

        研究人员准静态单轴试验件设计依据国标 GB/T 228.1-2021《金属材料拉伸试验第1部分:室温试验方法》，动态单轴试验件设计依据GB-T 30069.1-2013《金属材料高应变速率拉伸试验第1部分：弹性杆型系统》

 单轴试验件几何构型

        研究人员设计了一种十字形试验件，用于动态和准静态双轴拉伸试验。试验件总长150mm，厚2.5mm，四臂宽15mm，夹持端长50mm。中心区为10mm×10mm的圆角正方形，厚0.7mm，经过减薄处理。四个小臂上有10mm狭缝，狭缝端部有直径1.2mm的应力释放孔，以提高应力应变分布均匀性。

双轴试验件几何构型

        在试验件设计中，研究人员验证了十字形试验件中心区的应力分布均匀性。通过在标距段内选择X方向和Y方向的单元体路径发现在两条路径上相对距离0~0.6范围内，应力相对值差异在5%以内。因此，尽0管边缘区可能存在差异，但中心区的应变测量不受影响。

加载设备

         使用凯尔测控双轴力学试验机，载荷范围为50-300kN，搭配三维DIC云图计算程序对应变场进行解析

试验结果及分析

         研究人员发现0°、45°、90°加工的三个方向试验件在应变率为10-2s-1的单轴拉伸加载下的载荷-时间和载荷-位移曲线具有很好的重合性，可以得出结论：沿圆盘面加工的 CoCrFeNi 高熵合金具有拉伸各向同性，屈服强度为 292MPa，断裂应变 0.86，抗拉强度为 960MPa。

CoCrFeNi高熵合金在准静态单轴拉伸下的载荷-位移、真实应力-应变曲线

CoCrFeNi 高熵合金在准静态双轴拉伸加载下的真实应力-应变曲线

文章来源：

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.