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武汉理工大学汽车零部件先进技术湖北省重点实验室的Fei Yin等人采用超声喷丸强化(USP)技术制备了Fe50Mn30Co10Cr10双相梯度高熵合金(DP-HEA)。并采用电子背散射衍射(EBSD)、X射线衍射(XRD)和透射电子显微镜(TEM)等表征方法研究了USP处理时间对DP-HEA微观结构的影响。结果表明，经USP处理后，表面梯度纳米晶粒层厚度可达600 μm以上。而当处理时间为720 s时，DP-HEA的平均晶粒尺寸细化至71.6 nm，其中FCC奥氏体和HCP马氏体晶粒的厚度甚至可细化到几纳米(5-10 nm)，这些有利于DP-HEA在纳米尺度上的强韧性协同能力。其中纳米晶DP-HEA的纳米硬度可高达7.49 GPa，屈服强度为2.49 GP，是粗晶DP-HEA的近12倍。此外，DP-HEA的梯度纳米结构和力学性能可以通过改变强化时间来调节。由于DP-HEA的层错能较低，在USP过程的早期(小于60 s)可以同时触发晶粒细化和相变。微拉伸试验表明，梯度纳米晶DP-HEA的强度在宏观尺度上有显著的增强，但其韧性有所下降。当强化时间为720 s时，梯度纳米晶DP-HEA的屈服强度为800 MPa，极限强度为1051 MPa，比粗晶DP-HEA的屈服强度提高了近3倍。除了晶界强化和位错强化外，非均匀组织产生的异质组织应力对合金的强化起着重要作用。微拉伸试验中，双相和异质组织导致的动态非均匀应变增强了梯度纳米晶DP-HEA的应变硬化能力。
图1 (a)初始双相Fe50Mn30Co10Cr10 HEA的光学显微镜观察；(b)反极图(IPF)；(c)EBSD相位图和(d)KAM图。 
图2 USP处理时间分别为0、60、240和720 s时3的DP-HEA的IPF和相图。 
图3 喷丸处理后DP-HEA在USP持续时间为720 s时的TEM表征：(a)选区衍射图(SAED)；(b)明场图像；(c)表面位置晶粒的统计分析；(d)SAED；(e)明场成像；(f)材料表面100 μm以下位置马氏体板条的统计分析。 
图4 (a)DP-HEAs强化时间分别为0、60、240、720 s时DP-HEAs的显微硬度测试；(b)初始DP-HEA的纳米压痕试验；(c)强化时间为720 s的DP-HEA纳米压痕测量结果及其横截面方向上的压痕位置示意图；(d)强化时间为0、60、240和720 s的强化DP-HEA表面纳米硬度位移曲线。 
图5 强化DP-HEAs的力学性能：(a)强化时间为0、60、240、720 s的微拉伸试样的工程应力-应变曲线和(b)应变硬化曲线。 
图6 微拉伸DP-HEA试样的断口形貌：(a)初始粗晶试样；(a-1)图(a)中红色方框所标记区域的SEM放大观测图;(a-2)图(a-1)中红色方框所标记区域的放大SEM观测图;(b)-(d)为喷丸时间分别为60、240和720 s的超声喷丸试样，对红色矩形所示区域进行了扫描电镜放大观察。 
图7 DP-HEA在超声喷丸强化过程中形成纳米晶结构的演化示意图。 
图8 拉伸试验后断裂DP-HEA样品沿其横截面方向的EBSD表征结果：(a)初始试样断裂表面的IPF图；(b)初始试样的破裂面相态；(c)喷丸时间为720 s的DP-HEA断裂面的IPF图；(d)喷丸时间为720 s的DP-HEA断裂面的相位情况。 相关研究成果以“Understanding the microstructure refinement and
mechanical strengthening of dual-phase high entropy alloy during ultrasonic
shot peening”为题发表在Materials & Design上（March 2023, Article Number 111771），论文第一作者为Fei Yin，通讯作者为Jian Wang。论文链接： https:///10.1016/j.matdes.2023.111771
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