
Høj-entropi-legeringer er en ny type legeringsmateriale sammensat af fire eller flere hovedelementer i ækvimolære eller næsten ækvimolære proportioner [1-2]. På grund af deres unikke struktur og høje-entropiegenskaber udviser de overlegne mekaniske egenskaber sammenlignet med traditionelle legeringsmaterialer [3-7]. Konceptet med høj-entropi-legeringer blev først foreslået af professor Jien-Wei Yeh fra Taiwan i 2004 [8]. Baseret på designkonceptet med høj-entropi-legeringer har Senkov et al. [9] fremstillede ildfaste legeringer med høj-entropi med ildfaste metalelementer som hovedkomponenterne. Disse legeringer forbliver stabile ved høje temperaturer og har høj styrke og tæthed, hvilket tiltrækker bred opmærksomhed [10-11]. Gong Lei et al. [12] undersøgte de mekaniske egenskaber af den kvaternære CrMoNbV ildfaste høj-entropilegering og fandt ud af, at dens flydestyrke under kvasi-statiske forhold var 1.410 MPa, med relativt lille plastisk deformation og en typisk spaltningsbrudmorfologi ved frakturoverfladen. Zhang et al. [13] undersøgte virkningen af Ti-indhold på de mekaniske egenskaber af CoCrMoNbTi høj-entropi-legeringer. Blandt dem havde CoCrMoNbTi0.2 den bedste omfattende ydeevne med trykstyrke og brudbelastning på henholdsvis 1.906 MPa og 5,07 %. Regenberg et al. [14] undersøgte MoNbVWTi høj-entropilegeringer, som har høj flydespænding under kvasi-statiske forhold, og deres flydespænding er hovedsageligt påvirket af indholdet af Mo og Nb, men de har dårlig duktilitet. Det kan ses, at selvom de ovenfor nævnte ildfaste høj-entropilegeringer har høj styrke, er deres plasticitet under kvasi-statiske forhold dårlig, hvilket begrænser deres anvendelsesområde. Ved at tilføje IVB gruppe (Hf, Zr, Ti) elementer forventes det at forbedre plasticiteten af høj-entropi legeringer. For eksempel HfZrTiTa [15], HfNbTaTiZr [16], HfNbTiZr [17] og HfNbTiVZr [18]. Disse legeringer med høj-entropi kan anvendes i dynamiske belastningsmiljøer, og deres dynamiske mekaniske adfærd har tiltrukket sig opmærksomhed. Dirras et al. [19] undersøgte den mekaniske opførsel af ækvimolære TiHfZrTaNb høj-entropi legeringer under forskellige belastningshastigheder. Flydestyrken ved en belastningsdeformationshastighed på 3,4×103 s-1 var 40 % højere end under kvasi-statiske belastningsforhold. Ydermere, efterhånden som tøjningshastigheden steg, faldt spredningen af de adiabatiske forskydningsbånd inde i prøverne gradvist, det vil sige, at densiteten af forskydningsbåndene gradvist faldt, og tykkelsen steg gradvist. Zhang et al. [20] designet og forberedt HfZrTiTa høj-entropi-legeringer. Flydestyrken og brudspændingen af HfZrTiTa0.5 høj-entropi-legering under kvasi-statiske belastningsforhold var henholdsvis 774 MPa og 13,5 %. Dens udbyttestyrke viste en signifikant tøjningshastighedsforstærkende effekt. Samtidig blev den termiske plastiske ustabilitet og adiabatiske forskydningsfølsomhed af legeringen under dynamisk belastning diskuteret. Song et al. [21] målte flydestyrken af HfNbZrTi høj-entropi-legering under kvasi-statiske forhold til at være 780 MPa. Når belastningsdeformationshastigheden var 3,0×103 s-1, steg dens flydespænding til 1.380 MPa. Gennem en kombination af eksperimenter og numeriske simuleringer blev det fundet, at blødgøring af skader var hovedfaktoren i dannelsen af adiabatiske forskydningsbånd i denne legering. I betragtning af at Al har god plasticitet og på grund af cocktaileffekten blandt elementer i høj-entropi-legeringer, forventes tilføjelse af Al yderligere at forbedre materialets plastiske deformationsevne [22]. I dette papir blev en ny HfZrTiTaAl højentropi-legering designet og fremstillet. Legeringens mikrostruktur var karakteriseret ved røntgendiffraktion (XRD), scanningselektronmikroskopi (SEM), elektron-backscatter-diffraktion (EBSD) og transmissionselektronmikroskopi (TEM). De dynamiske mekaniske egenskaber af HfZrTiTaAl højentropi-legeringen blev systematisk analyseret ved hjælp af en split Hopkinson-trykstang (SHPB) enhed. Desuden blev Johnson-Cook (JC) konstitutive modelparametre og materialeskademodelparametre opnået gennem numerisk simulering, og materialets deformation, beskadigelse og svigtadfærd under dynamiske belastningsforhold blev analyseret.
