本文聚焦于 equi-atomic CoCrFeMnNi 高熵合金（HEA）在超声压缩载荷下的动态变形机制研究。实验采用真空熔炼结合电弧熔铸制备材料，通过控制晶粒尺寸和成分分布获得密度7.98 g/cm³的典型立方结构HEA。测试系统结合20 kHz高频振动与10³ s⁻¹瞬时应变率的耦合加载，通过预载40 MPa触发超声振动，实现非连续动态加载条件。
研究揭示超声载荷显著改变传统塑性变形路径：应力阈值降低至常规加载的7.7%，变形能消耗减少至6.7%，同时产生梯度晶粒细化效应。表面区域晶粒尺寸细化至亚微米级（约500 nm），向基体延伸形成200-500 μm的粗大晶粒过渡带，这种梯度结构使材料在承受高应变率（达10³ s⁻¹）时仍保持稳定变形能力。
微观结构演变呈现多尺度协同效应：位错密度在表面区域激增至常规加载的3.2倍（约1.8×10¹⁴ m⁻²），形成高密度位错网络和纳米孪晶结构。动态加载过程中观察到位错滑移与孪晶界迁移的协同作用，表面-基体界面处形成约50 nm宽的位错缠结带，有效阻碍裂纹扩展。特别值得注意的是，粗大晶粒内部通过动态再结晶机制形成动态平衡的亚晶结构（晶粒尺寸约2 μm），这种晶粒级配的时空演变使材料表现出显著的应变率依赖性。
超声载荷的周期性特性（20 kHz）诱导出独特的动态回复机制。每周期振动导致位错滑移-攀移-重排的循环过程，使位错密度在单周期内降低约18%，同时晶界迁移速率提高3倍。这种动态恢复过程有效缓解了传统塑性变形中的位错堆积效应，使加工硬化率降低至常规加载的1/5。
残余应力分析显示，超声处理区域平均残余压应力达-220 MPa，较常规压缩加载降低41%。这种高压缩残余应力场与梯度晶粒细化共同作用，形成具有自修复功能的微观结构体系。纳米孪晶的周期性排列（间距约50 nm）不仅强化了材料，其独特的界面结构还增强了超声波的散射效应，使表面应力集中系数降低至0.6。
研究首次系统揭示了超声载荷下高熵合金的三阶段变形机制：初始阶段（<0.5 s）表面纳米孪晶诱发位错滑移主导变形；中期阶段（0.5-2 s）晶界迁移与动态再结晶协同作用；终期阶段（>2 s）形成位错-孪晶复合结构，使应力-应变曲线呈现非线性软化特征。这种分阶段机制使材料在达到10.5%塑性应变时仍保持0.32 GPa的动态强度，较传统加载条件提升2.3倍。
该研究突破传统加工理论框架，建立超声载荷与微观结构演变的关联模型：高频振动通过周期性应力波激发位错湮灭-增殖的动态平衡，同时促进晶界工程化重构。这种多尺度协同机制为开发新型超声辅助加工技术提供了理论支撑，特别是在实现亚微米级特征精密成型（已成功制备<1 μm孔径阵列结构）和损伤修复方面展现出独特优势。
实验发现超声载荷诱导的晶粒动态细化（细化率达85%）与位错密度动态演化（位错密度变化率±12%/周期）存在强耦合关系。当振动频率与材料声学特性共振时（20 kHz接近CoCrFeMnNi合金的L波共振频率），产生显著的正反馈效应：应力波集中引发局部热软化（温升约15℃），促进位错攀移和晶界滑移，形成"振动-软化-再结晶"的闭环机制。这种机制使材料在常规加载需500 MPa才能达到的应变水平（ε=0.8），仅需120 MPa即可实现（ε=0.65）。
残余应力分布呈现空间梯度特征：表面-200 μm深度范围内残余压应力从-220 MPa线性衰减至-80 MPa，基体区则保持均匀的-50 MPa压应力场。这种应力分布模式有效抑制了裂纹萌生，实验中观察到裂纹萌生临界应力降低至常规值的1/3，同时裂纹扩展阻力提升2.8倍。
该研究为先进材料加工开辟新路径，其提出的"超声-晶界-位错"协同作用模型可拓展至其他合金体系。工业应用方面，已实现钛合金在超声载荷下晶粒细化率提升至92%，以及铝合金在500 MPa应力下实现0.3 mm厚度的超塑性成形，验证了该机制的普适性。后续研究将重点探索多频段复合超声载荷对HEA变形机制的调控作用，以及该技术在高性能金属玻璃成型中的应用潜力。
