·1506 工程科学学报，第41卷，第12期 泛应用于钢铁、铝基、铜基及高温合金材料90， 5%的纳米Y2O3弥散分布的CoCrFeNi高熵合金， 所加入的第二相一般为高熔点的氧化物、碳化物 图3(a)和图3(b)分别为添加氧化物和不添加氧化 或氨化物.粉末冶金过程有助于第二相在基体金 物的透射明场像，氧化物的加入可强烈抑制晶粒 属中均匀的分布，避免成分偏析，因此粉末冶金制 长大，晶粒从300减小至100nm,同时在制备得到 备弥散强化高嫡合金具有独特的优势.由于强化 的高嫡合金中发现了孪晶，如图3(a)的1和图3(b) 相分散性较好，在位错运动过程中起到有效的钉 的2所示，根据能量色散X射线能谱结果，氧化物 扎作用，第二相强化基体的作用很明显且能保持 为Y2O3,均匀的分布在晶体中，如图3(c)和(d)所示 到较高温度.根据第二相粒子的分布和物理特征， Y2O3的存在不仅可以有效的抑制晶界的移动，抑 有Orowan和切过机制，Orowan机制通过粒子对位 制晶粒的长大，还能阻碍位错的运动，氧化物的添 错的阻碍作用产生强化效果，切过机制其强化来 加使其压缩屈服强度从654提高到1754MPa 源于位错切过时与粒子的交互作用例 Ukai和Okuda等Is6-s刃发现，额外添加Ti会促进Y2O3 氧化物弥散强化(oxide dispersion strengthened, 固溶，使之析出更稳定的纳米尺度Y2TO5和 ODS)是提高金属材料高温强度和蠕变性能的有 YzTi,O,Hadraba等ss在球磨过的CoCrFeMnNi高 效方法s.20世纪70年代，Gilman与Benjamin!91 嫡合金粉末中加入一定量的Y、Ti和O2,通过MA和 通过MA技术成功制备了ODS镍基合金，欧洲在 SPS技术制备氧化物弥散强化CoCrFeMnNi高嫡 EUROFER97基础上通过粉末冶金技术制备了YO3 合金，析出了尺寸较小的氧化物，与未加氧化物相 强化的ODS钢，弥散分布的Y2O3纳米颗粒能 同条件制备的CoCrFeMnNi高熵合金相比，ODS 有效阻碍高温时铁素体钢的位错运动，从而提 高嫡合金的晶粒尺寸从0.8减小到0.4m,其极限 高材料在高温时的力学性能，因此早期的ODS 抗拉强度在室温下从l010MPa提高至1318MPa, 钢研究中靠添加Y,O3来进行弥散强化.借鉴这一 在800℃从405MPa提高至680MPa,晶界的强化 思路，Jia等s通过MA和SPS技术制备质量分数 和氧化物对位错的钉扎使其强度升高，同时氧化 0.5m 100nm d Co -Fe -Cr 50nm 20 46 60 距离/nm 图3(a)CoCrFeNi高熵合金透射明场像；(b)5%YzO,-CoCrFeNi高嫡合金透射明场像；(c)5%Y2O:-CoCrFeNi高熵合金的扫描透射电子显微镜- 高角度环形暗场像：(@)是沿者（©）图的白色箭头的能量色散X射线能谱约 Fig.3 (a)TEM bright filed image of CoCrFeNi HEA;(b)TEM bright filed image of 5%Y2O;-CoCrFeNi HEA;(c)high angle ring dark field image- scanning transmission electron microscope (HAADF-STEM)image of 5%Y2O;-CoCrFeNi HEA after SPS;(d)EDX of the section along the white arrow drawn in Fig.4(c)ss泛应用于钢铁、铝基、铜基及高温合金材料[49−50] ， 所加入的第二相一般为高熔点的氧化物、碳化物 或氮化物. 粉末冶金过程有助于第二相在基体金 属中均匀的分布，避免成分偏析，因此粉末冶金制 备弥散强化高熵合金具有独特的优势. 由于强化 相分散性较好，在位错运动过程中起到有效的钉 扎作用，第二相强化基体的作用很明显且能保持 到较高温度. 根据第二相粒子的分布和物理特征， 有 Orowan 和切过机制，Orowan 机制通过粒子对位 错的阻碍作用产生强化效果，切过机制其强化来 源于位错切过时与粒子的交互作用[51] . 氧化物弥散强化（oxide dispersion strengthened， ODS）是提高金属材料高温强度和蠕变性能的有 效方法[52] . 20 世纪 70 年代，Gilman 与 Benjamin[49] 通过 MA 技术成功制备了 ODS 镍基合金，欧洲在 EUROFER97 基础上通过粉末冶金技术制备了 Y2O3 强化的 ODS 钢[53] ，弥散分布的 Y2O3 纳米颗粒能 有效阻碍高温时铁素体钢的位错运动，从而提 高材料在高温时的力学性能[54] ，因此早期的 ODS 钢研究中靠添加 Y2O3 来进行弥散强化. 借鉴这一 思路，Jia 等[55] 通过 MA 和 SPS 技术制备质量分数 5% 的纳米 Y2O3 弥散分布的 CoCrFeNi 高熵合金， 图 3（a）和图 3（b）分别为添加氧化物和不添加氧化 物的透射明场像，氧化物的加入可强烈抑制晶粒 长大，晶粒从 300 减小至 100 nm，同时在制备得到 的高熵合金中发现了孪晶，如图 3（a）的 1 和图 3（b） 的 2 所示，根据能量色散 X 射线能谱结果，氧化物 为 Y2O3，均匀的分布在晶体中，如图 3（c）和（d）所示. Y2O3 的存在不仅可以有效的抑制晶界的移动，抑 制晶粒的长大，还能阻碍位错的运动，氧化物的添 加使其压缩屈服强度 从 654 提 高 到 1754  MPa. Ukai 和 Okuda 等[56−57] 发现，额外添加 Ti 会促进 Y2O3 固 溶 ， 使 之 析 出 更 稳 定 的 纳 米 尺 度 Y2TiO5 和 Y2Ti2O7，Hadraba 等[58] 在球磨过的 CoCrFeMnNi 高 熵合金粉末中加入一定量的 Y、Ti 和 O2，通过 MA 和 SPS 技术制备氧化物弥散强化 CoCrFeMnNi 高熵 合金，析出了尺寸较小的氧化物，与未加氧化物相 同条件制备的 CoCrFeMnNi 高熵合金相比，ODS 高熵合金的晶粒尺寸从 0.8 减小到 0.4 μm，其极限 抗拉强度在室温下从 1010 MPa 提高至 1318 MPa， 在 800 ℃ 从 405 MPa 提高至 680 MPa，晶界的强化 和氧化物对位错的钉扎使其强度升高，同时氧化 (a) (b) 2 1 25 20 15 10 5 0 数量占比/% 数量占比/% 50 100 150 200 250 300 350 400 450 晶粒尺寸/nm 晶粒尺寸/nm 0.5 μm 18 15 12 9 6 3 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 100 nm (c) 50 nm (d) 相对强度 Co Fe Ni Cr Y 0 20 40 60 80 距离/nm 图 3    (a) CoCrFeNi 高熵合金 透射明场像；(b) 5%Y2O3‒CoCrFeNi 高熵合金透射明场像；(c) 5%Y2O3‒CoCrFeNi 高熵合金的扫描透射电子显微镜‒ 高角度环形暗场像；(d) 是沿着 (c) 图的白色箭头的能量色散 X 射线能谱[55] Fig.3    (a) TEM bright filed image of CoCrFeNi HEA; (b) TEM bright filed image of 5% Y2O3‒CoCrFeNi HEA; (c) high angle ring dark field image￾scanning transmission electron microscope (HAADF-STEM) image of 5%Y2O3‒CoCrFeNi HEA after SPS; (d) EDX of the section along the white arrow drawn in Fig.4(c)[55] · 1506 · 工程科学学报，第 41 卷，第 12 期