圖3 MG、GS1、GS2和GS3不同晶粒組織的CoCrNi合金力學(xué)性能：(a)顯微硬度在試樣厚度上的分布；(b)工程拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線，插入曲線表示相應(yīng)的應(yīng)變硬化率；(c)拉伸試驗(yàn)前后GS1試樣顯微硬度對(duì)比；（d-1）- (d-3) GS1斷裂面SEM顯微圖。

TEM分析顯示樣品退火后以退火孿晶為主要特征（圖4a）。經(jīng)過(guò)RASP處理后（圖4b），心部區(qū)域顯示出納米孿晶和晶粒基體內(nèi)部位錯(cuò)的輕微增加，表明在塑性條件下發(fā)生了變形。在整個(gè)單軸拉伸變形過(guò)程中，心部經(jīng)歷了明顯的塑性變形升級(jí)，如圖4c-1和c-2所示。圖4d顯示了微觀組織的演變過(guò)程，強(qiáng)調(diào)了位錯(cuò)密度和納米孿晶組織在應(yīng)變硬化過(guò)程中的作用。圖4d顯示了兩步塑性變形過(guò)程中中心的組織演變，包括RASP和拉伸試驗(yàn)。在初始階段，RASP加工導(dǎo)致典型的非均勻塑性變形，從表面延伸到心部。雖然表面經(jīng)歷了相當(dāng)大的塑性變形，但核心經(jīng)歷了最小的變形，僅顯示出位錯(cuò)密度的輕微增加。而在后續(xù)的單軸拉伸過(guò)程中，材料發(fā)生均勻塑性變形，隨著變形的進(jìn)行，導(dǎo)致心部?jī)?nèi)缺陷密度顯著增加。

圖4  RASP和拉伸試驗(yàn)變形過(guò)程中的顯微組織演變：(a)、(b)和（c-1） MG、RASP和拉伸試樣在厚度為150 µm時(shí)的亮場(chǎng)TEM圖像；（c-2）為（c-1）中橙色虛線框所標(biāo)記區(qū)域的特寫(xiě)視圖；(d)微觀結(jié)構(gòu)演變示意圖。

通過(guò)高分辨（HRTEM）進(jìn)一步觀察了拉伸變形后心部高密度缺陷的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。圖5a-b顯示了斷口試樣內(nèi)高密度的納米孿晶，層錯(cuò)(SFs)。不同{111}晶面上的SFs通過(guò)相互作用形成了L-C位錯(cuò)鎖的形成(圖5c)，隨著納米孿晶的細(xì)化以及SFs變得活躍，導(dǎo)致了額外的應(yīng)變硬化。通過(guò)對(duì)納米孿晶片層進(jìn)一步深入觀察發(fā)現(xiàn)片層寬度大于5 nm的納米孿晶片（如圖5d-1中的“I”和“III”所示）由于內(nèi)部缺陷密度較低，局部應(yīng)變最小。相比之下，較窄的薄片（標(biāo)記為“II”和“IV”）在孿晶界處表現(xiàn)出顯著的應(yīng)變場(chǎng)，表明這些殘余的層錯(cuò)對(duì)位錯(cuò)滑移存在實(shí)質(zhì)性障礙，以及納米級(jí)層錯(cuò)引起的局部應(yīng)變升高（圖5d-2）。通過(guò)HRTEM揭示了當(dāng)片層厚度低于5 nm時(shí)，導(dǎo)致孿晶邊界處從FCC到HCP的局部相變。這種相變機(jī)制只有在納米孿晶細(xì)化到一定程度時(shí)才會(huì)發(fā)生，從而在拉伸變形后期產(chǎn)生必要的應(yīng)變硬化。這對(duì)于在高流變應(yīng)力下提供連續(xù)穩(wěn)定的塑性變形能力至關(guān)重要（圖5e-1和圖5e-2）。

圖5  納米孿晶的尺寸效應(yīng)及其對(duì)強(qiáng)化韌化機(jī)制的影響：(a)暗場(chǎng)圖像顯示納米孿晶的高密度；(b)高分辨率TEM圖像，顯示（111）和(-11-1)晶面之間的層錯(cuò)相互作用；(c) L-C鎖形成機(jī)理示意圖；（d-1）和（d-2）納米孿晶的原子尺度TEM圖像和相應(yīng)的彈性局部晶格應(yīng)變圖顯示，當(dāng)片層間距小于5 nm時(shí)，出現(xiàn)了罕見(jiàn)的脆性向延性轉(zhuǎn)變；（e-1）和（e-2）通過(guò)肖克利部分位錯(cuò)的有序滑移從FCC向HCP局部相變，導(dǎo)致孿晶界展寬。