王 冰,羅靈芝,古 斌

(西南科技大學(xué) 制造科學(xué)與工程學(xué)院 制造過程測(cè)試技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 綿陽 621010)

自Yeh等[1]和Cantor等[2]分別獨(dú)立地報(bào)道了等原子比或近等原子比的具有多種元素組成的高熵合金以來，高熵合金的變形行為引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注[3-8]. CoCrFeMnNi高熵合金作為1種新型工程材料因其優(yōu)異的力學(xué)性能而使得其在微納機(jī)電系統(tǒng)中具有巨大的應(yīng)用潛力[1-3]. CoCrFeMnNi高熵合金器件在服役過程中會(huì)不可避免地承受刮擦載荷的作用，產(chǎn)生刮痕或者磨損. 為了提高納米高熵合金器件的裝配精度和服役可靠性，需要對(duì)CoCrFeMnNi高熵合金的刮擦變形行為進(jìn)行深入研究.

對(duì)CoCrFeMnNi高熵合金變形行為的早期研究主要關(guān)注拉伸或壓縮載荷作用下的變形行為和變形機(jī)理，目前已通過試驗(yàn)研究揭示了加載率、環(huán)境溫度和晶粒尺寸等因素的影響. 例如，Park等[9]指出準(zhǔn)靜態(tài)加載下率依賴性的本質(zhì)是由非彈性變形過程中內(nèi)部熱效應(yīng)引起的溫度變化造成的，然而沖擊載荷作用下率依賴性的本質(zhì)是由溫度變化和黏性對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的影響共同決定的；Gludovatz等[10]和Aitken等[6]討論了低溫下孿晶對(duì)CoCrFeMnNi高熵合金位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻礙作用和該合金的應(yīng)力-應(yīng)變響應(yīng)曲線對(duì)溫度的依賴性；Ji等[11]的試驗(yàn)結(jié)果表明12.70 nm晶粒尺寸的CoCrFe-MnNi高熵合金在室溫下展現(xiàn)出1.99 GPa的高抗壓強(qiáng)度. 除試驗(yàn)外，分子動(dòng)力學(xué)(Molecular dynamics,MD)模擬也已應(yīng)用于分析CoCrFeMnNi高熵合金在拉伸或壓縮載荷作用下的變形行為和微結(jié)構(gòu)演化機(jī)理，并取得了一定研究成果[12-13]. Choi等[14]發(fā)現(xiàn)CoCrFeMnNi高熵合金中孿晶沿著不全位錯(cuò)面形成，并且高熵合金中嚴(yán)重的晶格扭曲會(huì)促進(jìn)位錯(cuò)的形成. Fang等[15]揭示雙相CoCrFeMnNi高熵合金中應(yīng)變誘發(fā)相變可以進(jìn)一步提高納米多晶高熵合金的延展性和斷裂強(qiáng)度. 胡遠(yuǎn)嘯等[16]討論了納米尺度下CoCrFeMnNi高熵合金力學(xué)行為的溫度效應(yīng)和強(qiáng)韌機(jī)理. Qi等[17-19]通過分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了納米多晶CoCrFeMnNi高熵合金的溫度和加載率依賴性及晶向依賴性.

當(dāng)高熵合金受到壓痕和劃痕/刮擦載荷作用時(shí)，Nagarjuna等[20]通過試驗(yàn)分析指出，由滑動(dòng)摩擦引起的晶粒細(xì)化會(huì)引起等原子比的CoCrFeMnNi高熵合金變形層的硬度增加. 在數(shù)值模擬研究方面，Tang和Li[21]研究了CoCrFeMnNi和CrFeCoNi高熵合金在單向和雙向劃痕載荷下的納米摩擦機(jī)理. Qi等[22]通過分子動(dòng)力學(xué)模擬研究了納米多晶CoCrFeMnNi高熵合金在刮擦載荷作用下的力學(xué)行為和微結(jié)構(gòu)演化.

在實(shí)際應(yīng)用中，高熵合金表面存在微納尺度的表面粗糙度，并具有不同的表面形貌. Li等[23]揭示出單晶銅的刮擦切向力和摩擦系數(shù)呈現(xiàn)出強(qiáng)烈的表面形貌依賴性，并且精密加工過程中的切削質(zhì)量可以通過對(duì)表面形貌的調(diào)控來實(shí)現(xiàn). Qi等[18,22]進(jìn)一步指出隨著孿晶界距離的減小，刮擦過程中形成的不全位錯(cuò)會(huì)顯著影響CoCrFeMnNi高熵合金的非彈性變形，這表明表面形貌會(huì)影響CoCrFeMnNi高熵合金的刮擦行為.盡管CoCrFeMnNi高熵合金在納米刮擦中的微觀變形行為已得到初步的研究，但表面形貌對(duì)CoCrFeMnNi高熵合金刮擦行為的影響尚未見研究報(bào)道. 因此，本研究中利用MD模擬方法研究在納米刮擦載荷作用下，表面紋理形貌和刮頭半徑對(duì)CoCrFeMnNi高熵合金的刮擦響應(yīng)和微結(jié)構(gòu)演化的影響.

1 模擬方法

圖1所示為模擬單晶等原子比CoCrFeMnNi高熵合金刮擦行為的MD模型示意圖. CoCrFeMnNi高熵合金是面心立方晶格(Face Center Cubic,FCC)結(jié)構(gòu). 如圖1所示，模型由高熵合金試樣和金剛石刮頭組成，其中高熵合金試樣分為牛頓層、恒溫層和固定層. 模型中X、Y和Z方向分別對(duì)應(yīng)晶向[100]、[010]和[001]，CoCrFeMnNi高熵合金的初始晶格常數(shù)為3.59 ?[14,24]，高熵合金在X，Y和Z方向的尺寸分別是11.2、6.0和3.2 nm，恒溫層和固定層的厚度均為0.4 nm. 刮頭半徑設(shè)為1.2 nm. 研究中考慮圖2所示的3種高熵合金表面形貌：平面(A1)、矩形(A2)和三角形(A3)，其中，矩形和三角形表面形貌的高度、寬度或底邊邊長(zhǎng)和間距都是0.8 nm.平面、矩形和三角形表面形貌的劃痕深度均是從織構(gòu)最高點(diǎn)開始計(jì)算. 模擬晶胞在Y方向采用周期性邊界條件，在X和Z方向采用自由邊界條件. 刮頭半徑分別設(shè)置為0.6、1.2和1.8 nm，劃痕方向的邊界為周期性邊界條件，在此邊界條件下，模擬中不會(huì)出現(xiàn)邊界不足以抑制劃痕的情況.

在刮擦模擬前，模型在恒溫恒壓的環(huán)境下進(jìn)行馳豫以使原子達(dá)到平衡狀態(tài). 在弛豫過程中，試樣與刮頭需保持一定距離以避免弛豫過程中試樣與刮頭之間的相互作用. 馳豫結(jié)束后，在微正則系綜下進(jìn)行刮擦過程的模擬. 在刮擦過程中，刮頭在300 K的初始溫度下以100 m/s的速度從初始位置沿著X軸負(fù)方向進(jìn)行刮擦，刮擦深度設(shè)置為1.2 nm. 需要指出的是，已有分子動(dòng)力學(xué)模擬工作將刮頭的速度設(shè)置為100 m/s，并捕獲了劃痕過程的主要物理特征[21,23]. 模擬過程中時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置為1 fs. CoCrFeMnNi高熵合金之間的相互作用采用考慮第二近鄰的修正嵌入原子勢(shì)來進(jìn)行描述[14]，其基本表達(dá)式為

式中，E是系統(tǒng)的總能量，F(xiàn)i是嵌入能函數(shù)，是第i個(gè)原子處的背景電子密度，Sij和φij(Rij)分別是原子i和j在距離Rij處的屏蔽函數(shù)和對(duì)勢(shì).

金剛石刮頭與基底之間的相互作用采用Lennard-Jones (L-J)勢(shì)描述，其基本表達(dá)式為

式中，ε為能量參數(shù)；σ為距離參數(shù)；r為兩個(gè)原子之間的距離. 根據(jù)Rappe等[25]計(jì)算的通用力場(chǎng)參數(shù)和Lorentz-Berthelot 混合法則[26]，金剛石刮頭與基底之間的相互作用參數(shù)列于表1中.

本文中采用開源代碼LAMMPS[27]進(jìn)行模擬計(jì)算，采用位錯(cuò)提取算法[28]分析CoCrFeMnNi高熵合金在刮擦過程中出現(xiàn)的位錯(cuò)和結(jié)構(gòu)特征，使用OVITO軟件[29]對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行可視化分析.

Fig. 1 Schematic diagram for simulating the scratch behavior of single crystal CoCrFeMnNi high-entropy alloy圖 1 模擬單晶CoCrFeMnNi高熵合金刮擦行為的MD模型示意圖

Fig. 2 The surface texture types of high entropy alloy: (a) planar,(b) rectangular and (c) triangular圖 2 高熵合金表面形貌示意圖：(a) 平面、(b) 矩形和(c) 三角形

2 結(jié)果與討論

2.1 表面形貌對(duì)刮擦的影響

圖3所示為不同表面形貌下，CoCrFeMnNi高熵合金刮擦過程中切向和法向刮擦力隨刮擦?xí)r間的變化.由圖3可知，隨著刮頭接近和切入基底，不同表面形貌試樣的切向和法向刮擦力均從0開始不斷增加. 隨后刮擦力大致在一定范圍內(nèi)穩(wěn)定波動(dòng). 取刮頭完全刮入基底到刮擦結(jié)束時(shí)切向力和法向力的平均值作為平均切向力和平均法向力，平均切向力和法向力的比值作為平均刮擦摩擦系數(shù). 圖4所示為平面、矩形和三角形表面形貌試樣的平均刮擦摩擦系數(shù). 平面、矩形和三角形的平均刮擦摩擦系數(shù)分別為0.86、0.71和0.57. 這表明在1.2 nm的刮頭半徑中三角形形貌的減摩效果最明顯，矩形形貌的減摩效果次之，光滑表面的摩擦阻力最大.

表 1 模擬中使用的 L-J勢(shì)能參數(shù)Table 1 L-J potential energy parameters in MD simulations

Fig. 3 (a) Tangential force-time curve and (b) normal force-time curve with different surface texture types圖 3 不同形貌下試樣(a) 切向刮擦力與時(shí)間的曲線和(b) 法向刮擦力與時(shí)間曲線

Fig. 4 Average scratch friction coefficient of planar,rectangular and triangular surface texture types圖 4 平面、矩形和三角形表面形貌試樣的平均刮擦摩擦系數(shù)

圖5 所示為3種不同表面形貌的高熵合金在刮擦結(jié)束后的原子結(jié)構(gòu)圖. 如圖5(a)所示，對(duì)于非平面形貌的試樣，刮頭后方的基底齒槽在刮擦變形后完全破壞，并且對(duì)應(yīng)的基底齒槽的晶格呈現(xiàn)嚴(yán)重畸變. 對(duì)于平面形貌，刮頭前方的表面向上凸起且不平整，對(duì)于矩形和三角形形貌，刮頭前方的齒槽出現(xiàn)原子堆積.這表明刮擦變形后刮擦區(qū)域的基底以晶格畸變的方式被破壞并出現(xiàn)原子堆積.

如圖5(b)所示，大量原子堆積在刮頭前方，部分原子堆積在刮擦溝槽兩側(cè)，刮頭前方原子堆積的高度大小依次為A1＞A2＞A3. 由此得知，刮頭半徑為1.2 nm時(shí)，刮擦載荷作用下CoCrFeMnNi高熵合金的晶體結(jié)構(gòu)變形具有形貌依賴性，非平面類型的表面形貌有助于釋放內(nèi)應(yīng)力，避免原子堆積.

圖6所示為刮擦結(jié)束后不同形貌試樣內(nèi)部位錯(cuò)分布圖，在刮擦過程中刮痕區(qū)域的位錯(cuò)以Shockley不全位錯(cuò)為主. 這表明CoCrFeMnNi高熵合金在刮擦過程中的主要塑性變形機(jī)理是Shockley不全位錯(cuò)的滑移變形. Qi等[22]也觀察到CoCrFeMnNi高熵合金在單軸拉伸變形過程中的塑性變形以Shockley不全位錯(cuò)為主.圖7所示為刮擦過程中不同形貌下試樣的位錯(cuò)長(zhǎng)度變化，由于能量最小化原理和弛豫過程中原子位置的調(diào)整，矩形類型的初始模擬晶胞會(huì)出現(xiàn)少量的位錯(cuò). 當(dāng)位錯(cuò)滑移到CoCrFeMnNi高熵合金表面時(shí)，表面會(huì)吸收位錯(cuò)，這使得位錯(cuò)線長(zhǎng)度隨著刮擦?xí)r間的增加而波動(dòng). 對(duì)比刮擦起始和終止時(shí)刻位錯(cuò)長(zhǎng)度的變化，可以發(fā)現(xiàn)：A1類型的位錯(cuò)長(zhǎng)度變化最大，其他2種形貌試樣的位錯(cuò)長(zhǎng)度變化率均小于A1.

Fig. 5 The atomic structure of different surface texture types after the scratch: (a1,a2) planar,(b1,b2) rectangular and (c1,c2)triangular (in a2,b2 and c2,the atoms were colored according to the height value)圖 5 不同表面形貌下刮擦結(jié)束后的原子結(jié)構(gòu)圖：(a1,a2) 表面形貌為平面，(b1，b2) 表面形貌為矩形結(jié)構(gòu)，(c1，c2) 表面形貌為三角形結(jié)構(gòu)(在a2，b2和c2中，原子顏色根據(jù)高度值標(biāo)記)

Fig. 6 Dislocation distribution in the simulation cells with different surface texture types after the scratch (the green lines were Shockley partial dislocation,the red lines were other dislocations)圖 6 刮擦結(jié)束后不同形貌試樣內(nèi)部位錯(cuò)分布(綠色線條是Shockley不全位錯(cuò)，紅色線條是其它位錯(cuò))

Fig. 7 Total length of dislocations in the simulation cells with different surface texture types during the scratch圖 7 刮擦過程中不同形貌試樣的位錯(cuò)總長(zhǎng)度

當(dāng)刮頭進(jìn)入基底并且劃痕區(qū)域的外加載荷超過位錯(cuò)的形核應(yīng)力時(shí)，位錯(cuò)從刮頭周圍的原子中形核生長(zhǎng)并誘發(fā)刮擦區(qū)域的塑性變形，進(jìn)而引起劃痕區(qū)域原子的去除. 當(dāng)劃痕區(qū)域的塑性變形更加劇烈時(shí)，刮頭前方會(huì)堆積更多的原子，從而增加劃痕區(qū)域的摩擦系數(shù)[30-31]. 如圖7所示，刮頭完全進(jìn)入基底后，也即大約22 ps以后，平面類型的位錯(cuò)總長(zhǎng)度顯著大于非平面類型的位錯(cuò)總長(zhǎng)度. 這表明平面類型劃痕區(qū)域的塑性變形比非平面類型劃痕區(qū)域的塑性變形更加劇烈. 因此，平面和非平面類型劃痕區(qū)域的摩擦系數(shù)與劃痕區(qū)域的位錯(cuò)缺陷特征有關(guān)，位錯(cuò)誘發(fā)的塑性變形越劇烈，劃痕區(qū)域的摩擦系數(shù)越大.

2.2 刮頭半徑對(duì)刮擦的影響

圖8所示為不同刮頭半徑和不同表面形貌下材料的平均切向刮擦力、法向刮擦力和平均刮擦系數(shù)值.如圖8(a)和(b)所示，平面、矩形和三角形表面形貌的平均切向力和平均法向力都隨著刮頭半徑的增大而增大，這表明平均切向力和平均法向力具有刮頭半徑依賴性. 如圖8(c)所示，對(duì)于不同的基底形貌，隨著刮頭半徑的增加，平均刮擦系數(shù)均逐漸減?。辉诓煌墓晤^半徑下，平面類型表面形貌的摩擦系數(shù)高于矩形和三角形類型表面形貌的摩擦系數(shù)；在刮頭半徑為1.2 nm時(shí)，矩形類型表面形貌的摩擦系數(shù)高于三角形類型表面形貌的摩擦系數(shù)，但是在刮頭半徑為0.6 和1.8 nm時(shí)，矩形和三角形類型表面形貌的摩擦系數(shù)不是單調(diào)變化. 非平面類型的表面形貌有助于釋放內(nèi)應(yīng)力，避免原子堆積，另外，由于分子動(dòng)力學(xué)模擬過程中熱波動(dòng)的影響，統(tǒng)計(jì)獲得的切向和法向載荷會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)，這導(dǎo)致在刮頭半徑為0.6 和1.8 nm時(shí)，矩形和三角形類型表面形貌的摩擦系數(shù)出現(xiàn)波動(dòng).

Fig. 8 (a) Average tangential scratch force,(b) average normal scratch force and (c) average scratch friction coefficient with different scratch tip radiuses and surface texture types圖 8 不同刮頭半徑和不同表面形貌下材料的(a)平均切向刮擦力，(b)平均法向刮擦力和(c)平均刮擦摩擦系數(shù)

Fig. 9 The atomic structure of different scratch tip radiuses after the scratch: (a～c) 0.6 nm; (d～f) 1.2 nm; (g～i) 1.8 nm圖 9 不同刮頭半徑下刮擦結(jié)束時(shí)刻的原子結(jié)構(gòu)：(a～c) 0.6 nm；(d～f) 1.2 nm；(g～i) 1.8 nm

不同刮頭半徑下的刮擦結(jié)果更進(jìn)一步表明，在CoCrFeMnNi高熵合金中，平面類型形貌的平均切向力和平均法向力顯著高于非平面形貌的平均切向力和平均法向力；平面類型的形貌試樣具有最大的摩擦系數(shù)；表面的非平面形貌有助于減小摩擦系數(shù)并具有明顯的減摩作用，這與納米尺度下不同形貌的單晶銅在高速刮擦過程中的研究結(jié)果是一致的[23].

圖9所示為不同刮頭半徑下刮擦結(jié)束后的原子結(jié)構(gòu)圖. 刮頭劃過后，不同刮頭半徑和不同表面形貌的試樣都發(fā)生了晶格變形和原子堆積. 隨著刮頭半徑的增加，平面類型表面形貌的原子堆積高度明顯大于矩形和三角形類型表面形貌的原子堆積高度. 在平面、矩形和三角形類型表面形貌照片中，刮頭前方原子堆積高度均隨著刮頭半徑的增大而增大.

圖10所示為不同刮頭半徑下刮擦結(jié)束時(shí)刻單晶CoCrFeMnNi高熵合金中的位錯(cuò)分布. 隨著刮頭半徑的增大，平面類型表面形貌中位錯(cuò)的長(zhǎng)度和數(shù)量明顯增加，但是三角形和矩形形貌中位錯(cuò)的長(zhǎng)度和數(shù)量沒有明顯增加. 由于矩形和三角形類型表面形貌的刮擦區(qū)域并非連續(xù)，這使得矩形和三角形形貌中的位錯(cuò)更易于滑動(dòng)到材料表面. 當(dāng)位錯(cuò)滑移至材料表面時(shí)，表面會(huì)吸收位錯(cuò)，導(dǎo)致隨著刮頭半徑的增加，矩形和三角形類型表面形貌刮擦區(qū)域的位錯(cuò)數(shù)量沒有明顯增加. 這表明刮擦過程中CoCrFeMnNi高熵合金表面的非連續(xù)形貌有助于位錯(cuò)的湮滅和降低刮擦區(qū)域的塑性變形. 這也進(jìn)一步指出在1.2 nm的刮擦深度下，表面的非平面形貌通過位錯(cuò)湮滅的方式來減小摩擦系數(shù)，降低刮擦區(qū)域的塑性變形. 在圖10中，不同刮頭半徑下刮擦結(jié)束時(shí)刻單晶CoCrFeMnNi高熵合金中的位錯(cuò)以Shockley不全位錯(cuò)為主，這表明CoCrFeMnNi高熵合金在刮擦過程中的主要塑性變形機(jī)理是Shockley不全位錯(cuò)的滑移變形.

Fig. 10 Dislocation distribution in the single crystal CoCrFeMnNi high-entropy alloy with different scratch tip radiuses after the scratch: (a～c) 0.6 nm,(d～f) 1.2 nm and (g～i) 1.8 nm (the green lines are Shockley partial dislocation,the pink lines are Stair-rod partial dislocation,the red lines are other dislocations)圖 10 不同刮頭半徑下刮擦結(jié)束時(shí)刻單晶CoCrFeMnNi高熵合金中的位錯(cuò)分布：(a～c) 刮頭半徑為0.6 nm；(d～f) 刮頭半徑為1.2 nm；(g～i) 刮頭半徑為1.8 nm (綠色線條是Shockley不全位錯(cuò)，粉色線條是Stair-rod不全位錯(cuò)，紅色線條是其他位錯(cuò))

2.3 MD模擬結(jié)果的驗(yàn)證

由于MD模擬中設(shè)定的加載率比現(xiàn)有的試驗(yàn)結(jié)果高多個(gè)數(shù)量級(jí)，現(xiàn)有研究主要定性地比較MD模擬與試驗(yàn)結(jié)果[32-35]. 通過與已有試驗(yàn)結(jié)果的定性比較，本文中詳細(xì)討論了MD模擬結(jié)果的合理性.

Nagarjuna等[20]開展了CoCrFeMnNi高熵合金的刮擦試驗(yàn)研究，指出CoCrFeMnNi高熵合金的摩擦系數(shù)隨著刮頭滑移時(shí)間的增加而趨于穩(wěn)定. MD模擬也觀察到CoCrFeMnNi高熵合金的切向載荷、法向載荷和刮擦系數(shù)隨著刮擦?xí)r間的增加而趨于穩(wěn)定. MD模擬獲得的CoCrFeMnNi高熵合金的刮擦系數(shù)與時(shí)間的變化趨勢(shì)與試驗(yàn)揭示的結(jié)果一致.

在室溫下，Wu等[36]通過原位中子衍射試驗(yàn)說明了CoCrFeMnNi高熵合金在變形過程中形成許多不同取向的宏觀滑移帶. Yao等[37]利用金相顯微鏡進(jìn)一步觀察到室溫下拉伸過程中CoCrFeMnNi高熵合金表面滑移線數(shù)量隨著應(yīng)變的增加而逐漸增加，并揭示了CoCrFeMnNi高熵合金的顯微組織經(jīng)歷位錯(cuò)塞積、稠密位錯(cuò)墻形成和位錯(cuò)胞形成的演變過程. Laplanche等[38]、Otto等[39]和Smith等[40]的結(jié)果進(jìn)一步表明位錯(cuò)滑移是CoCrFeMnNi高熵合金的主要塑性變形機(jī)理. Nagarjuna等[20]觀察到CoCrFeMnNi高熵合金的刮擦區(qū)域存在位錯(cuò)滑移以及由劇烈塑性變形誘發(fā)的表面磨損. MD模擬結(jié)果表明當(dāng)刮頭進(jìn)入基底時(shí)，位錯(cuò)在刮擦區(qū)域形核生長(zhǎng)并誘發(fā)刮擦區(qū)域的塑性變形，進(jìn)而引起劃痕區(qū)域原子的去除. MD模擬獲得的CoCrFeMnNi高熵合金的刮擦區(qū)域的塑性變形機(jī)理與試驗(yàn)的結(jié)論一致.

綜上所述，通過比較本項(xiàng)工作獲得的MD模擬結(jié)果與對(duì)應(yīng)的宏微觀試驗(yàn)結(jié)果，可以確定MD模擬是合理的，并進(jìn)一步反映了CoCrFeMnNi高熵合金在原子尺度的刮擦行為及其變形機(jī)理.

3 結(jié)論

本文中研究了表面形貌和刮頭半徑對(duì)單晶CoCr-FeMnNi高熵合金刮擦行為的影響，反映了單晶CoCrFe-MnNi高熵合金的刮擦變形機(jī)理. 結(jié)果表明：

a. 在CoCrFeMnNi高熵合金的刮擦過程中，平面類型形貌試樣的平均切向力和平均法向力顯著高于非平面形貌試樣的平均切向力和平均法向力；平面類型形貌試樣具有最大的摩擦系數(shù)；表面的非平面形貌有助于減小摩擦系數(shù)并具有減摩作用.

b. 在不同的刮頭半徑中，平面類型表面形貌的原子堆積高度明顯高于矩形和三角形類型表面形貌的原子堆積高度. 對(duì)于平面、矩形和三角形類型的表面形貌，刮頭前方原子堆積高度隨著刮頭半徑的增加而增加.

c. 刮擦過程中CoCrFeMnNi高熵合金表面的非連續(xù)形貌有助于位錯(cuò)的湮滅和降低刮擦區(qū)域的塑性變形. 在1.2 nm的刮擦深度下，表面的非平面形貌通過位錯(cuò)湮滅的方式來減小刮擦區(qū)域的摩擦系數(shù). CoCrFe-MnNi高熵合金在刮擦過程中的主要塑性變形機(jī)理是Shockley不全位錯(cuò)的滑移變形.