自2004年首次出現高熵合金(HEAs)和中熵合金(MEAs)以來，為設計具有優異性能的材料開辟了一個新的天地。人們進行了大量的實驗和理論工作，以揭示許多HEAs/MEAs在常溫和低溫下的優異力學性能和有趣的變形機制。

來自南京理工大學的學者詳細研究了Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2中熵合金（MEA）在973–1073 K溫度范圍內和150–200 MPa應力下的蠕變性能。Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2MEA在973 K/150 MPa和973 K/175 MPa下具有優異的蠕變性能。在973 K處，應力指數n為3.1，表明粘性位錯滑行機制在蠕變變形中占主導地位。測得蠕變變形的活化能為456.3 kJ⋅mol⁻¹，與Mo自擴散的活化能相當，表明Mo擴散對粘性位錯滑行有較強的影響。詳細的透射電鏡分析表明：應力和應變的增加可以改變位錯結構，促進位錯爬升，從而提高蠕變速率;溫度和應變升高會導致主動恢復和再結晶，從而引起晶粒再生。相關文章以“Creep properties and deformation mechanisms of a Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2 medium-entropy alloy”標題發表在Acta Materialia。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.118590

圖 1.蠕變試驗前退火Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2MEA樣品的微觀結構和組成分布。（a） 顯示毫米級晶粒的EBSD晶體取向圖（插圖為反極圖顏色代碼）。（b） SEM-EDS圖，顯示MEA中鎳、鈷、鐵、五和鉬元素的均勻分布。

圖 2.（a） 在施加應力 150–200 MPa 和溫度 973–1073 K 下測試的 Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2MEA 的蠕變應變 （ε） 與時間 （t） 圖。（b） 一些多邊環境協定和高熵合金的拉伸蠕變性能比較

圖 3.（a） Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2MEA在973 K處蠕變的穩態蠕變速率與外加應力的自然對數圖。（b）在150 MPa恒定應力下樣品蠕變的穩態蠕變速率與絕對溫度倒數圖的自然對數

圖 4.在[110]區軸附近獲得的TEM顯微照片，顯示了Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2MEA中的微觀結構在973 K/150 MPa下蠕變。（a） 通過垂直（111）?和平行（111）?滑移平面上的位錯痕跡驗證的平面滑移特征;（b） 糾結的錯位和偶極子;（c）層錯;（d） 錯位偶極子和雙交叉滑移。

圖 5.透射電鏡顯微照片顯示了蠕變變形Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2MEA樣品中的微觀結構：（a）和（b）1023 K/150 MPa樣品中的亞結構和位錯晶胞;（c） 和 （d） 1073 K/150 MPa 樣品中的亞晶粒、位錯單元和平面陣列。

圖 6. 掃描電子顯微鏡圖像顯示了斷裂樣品的斷口形貌：(a-1)和(a-2)解理面在973K/200 MPa樣品上；(b-1)和(b-2)韌窩和球狀顆粒在1023K/150 MPa樣品上；(c-1)和(c-2)球狀顆粒在1073K/150 Mpa樣品上.

圖 7.點動拖動過程的示意圖。（a） 在螺位上形成點動;（b） 固定的位錯向外彎曲，在固定的點動處產生偶極子;（c） 螺釘位錯向前移動并隨之拖動點動，同時在路徑上形成環;（d） 滑動點動的螺釘位錯產生環路.

總之，這項工作系統地評估了Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2MEA 中微觀結構演變與蠕變性能之間的關系，并將 MEA 歸類為 I 類合金家族。雖然粘性位錯滑移引起的蠕變的傳統 Mohamed-Langdon 準則被證明適用于濃固溶體，例如此處研究的Ni₂Co₁Fe₁V_0.5Mo_0.2MEA，但應力對速率控制機制的影響需要新的理解，即高應力是主要的粘性位錯滑移的驅動因素，但可能間接促進位錯攀移。這是因為可以強烈激活應力驅動的點動拖動過程以產生過量的空位，從而促進位錯-空位相互作用，從而促進位錯攀升。盡管如此，本研究的工作還提供了確鑿的證據，表明添加 V和 Mo 的材料設計概念對于通過限制具有高活化能的擴散速率來改善蠕變性能是可行的。本研究的結果很容易用于指導未來高溫 MEA 和 HEA 的設計。