The phase stability, mechanical behaviors, and deformation mechanism among a series of Fe48-xMn32Co10Cr10Alx metastable high entropy alloys (HEAs) with different Al contents were systematically investigated. With the increase in Al content, the microstructures of alloys change from dual-phases of face-centered-cubic (FCC) + hexagonal-closed-packed to single-phase FCC and then to dual-phases of FCC + body-centered-cubic. The strength of the studied HEAs is related to the second-phase volume fractions in the initial microstructures. The stacking fault energy values of alloys increase with the increase in Al content. The dominant deformation mechanisms of the Al-free, 3 at. % Al, and 7 at. % Al HEAs are dislocation gliding plus martensitic transformation, dislocation gliding plus deformation twinning, and only dislocation gliding, respectively. This work is helpful to understand the physical mechanism in FCC metastable HEAs and further to develop high-performance HEAs.

1.
B.
Cantor
,
I. T. H.
Chang
,
P.
Knight
, and
A. J. B.
Vincent
,
Mater. Sci. Eng. A
375–377
,
213
(
2004
).
2.
J. W.
Yeh
,
S. K.
Chen
,
S. J.
Lin
,
J. Y.
Gan
,
T. S.
Chin
,
T. T.
Shun
,
C. H.
Tsau
, and
S. Y.
Chang
,
Adv. Eng. Mater.
6
,
299
(
2004
).
3.
Y.
Zhang
,
T. T.
Zuo
,
Z.
Tang
,
M. C.
Gao
,
K. A.
Dahmen
,
P. K.
Liaw
, and
Z. P.
Lu
,
Prog. Mater Sci.
61
,
1
(
2014
).
4.
B.
Gludovatz
,
A.
Hohenwarter
,
D.
Catoor
,
E. H.
Chang
,
E. P.
George
, and
R. O.
Ritchie
,
Science
345
,
1153
(
2014
).
5.
Y. H.
Jo
,
S.
Jung
,
W. M.
Choi
,
S. S.
Sohn
,
H. S.
Kim
,
B. J.
Lee
,
N. J.
Kim
, and
S.
Lee
,
Nat. Commun.
8
,
15719
(
2017
).
6.
Z.
Lei
,
X.
Liu
,
Y.
Wu
,
H.
Wang
,
S.
Jiang
,
S.
Wang
,
X.
Hui
,
Y.
Wu
,
B.
Gault
,
P.
Kontis
,
D.
Raabe
,
L.
Gu
,
Q.
Zhang
,
H.
Chen
,
H.
Wang
,
J.
Liu
,
K.
An
,
Q.
Zeng
,
T.-G.
Nieh
, and
Z.
Lu
,
Nature
563
,
546
(
2018
).
7.
P.
Shi
,
R.
Li
,
Y.
Li
,
Y.
Wen
,
Y.
Zhong
,
W.
Ren
,
Z.
Shen
,
T.
Zheng
,
J.
Peng
,
X.
Liang
,
P.
Hu
,
N.
Min
,
Y.
Zhang
,
Y.
Ren
,
P. K.
Liaw
,
D.
Raabe
, and
Y.-D.
Wang
,
Science
373
,
912
(
2021
).
8.
Y.
Lu
,
Y.
Dong
,
S.
Guo
,
L.
Jiang
,
H.
Kang
,
T.
Wang
,
B.
Wen
,
Z.
Wang
,
J.
Jie
, and
Z.
Cao
,
Sci. Rep.
4
,
6200
(
2014
).
9.
N.
An
,
Y.
Sun
,
Y.
Wu
,
J.
Tian
,
Z.
Li
,
Q.
Li
,
J.
Chen
, and
X.
Hui
,
Mater. Sci. Eng. A
798
,
140213
(
2020
).
10.
B. X.
Cao
,
H. J.
Kong
,
L.
Fan
,
J. H.
Luan
,
Z. B.
Jiao
,
J. J.
Kai
,
T.
Yang
, and
C. T.
Liu
,
Scr. Mater.
194
,
113622
(
2021
).
11.
P. F.
Yu
,
L. J.
Zhang
,
H.
Cheng
,
H.
Zhang
,
M. Z.
Ma
,
Y. C.
Li
,
G.
Li
,
P. K.
Liaw
, and
R. P.
Liu
,
Intermetallics
70
,
82
(
2016
).
12.
Y.
Wu
,
Y.
Cai
,
T.
Wang
,
J.
Si
,
J.
Zhu
,
Y.
Wang
, and
X.
Hui
,
Mater. Lett.
130
,
277
(
2014
).
13.
S.
Wu
,
G.
Wang
,
Q.
Wang
,
Y.
Jia
,
J.
Yi
,
Q.
Zhai
,
J.
Liu
,
B.
Sun
,
H.
Chu
, and
J.
Shen
,
Acta Mater.
165
,
444
(
2019
).
14.
R.
Soler
,
A.
Evirgen
,
M.
Yao
,
C.
Kirchlechner
,
F.
Stein
,
M.
Feuerbacher
,
D.
Raabe
, and
G.
Dehm
,
Acta Mater.
156
,
86
(
2018
).
15.
K.
Ming
,
X.
Bi
, and
J.
Wang
,
Int. J. Plast.
113
,
255
(
2019
).
16.
N.
Stepanov
,
D.
Shaysultanov
,
G.
Salishchev
,
M.
Tikhonovsky
,
E.
Oleynik
,
A.
Tortika
, and
O.
Senkov
,
J. Alloys Compd.
628
,
170
(
2015
).
17.
K.-T.
Park
,
K. G.
Jin
,
S. H.
Han
,
S. W.
Hwang
,
K.
Choi
, and
C. S.
Lee
,
Mater. Sci. Eng. A
527
,
3651
(
2010
).
18.
M.
Kang
,
W.
Woo
,
Y.-K.
Lee
, and
B.-S.
Seong
,
Mater. Lett.
76
,
93
(
2012
).
19.
S.
Jiang
,
H.
Wang
,
Y.
Wu
,
X.
Liu
,
H.
Chen
,
M.
Yao
,
B.
Gault
,
D.
Ponge
,
D.
Raabe
,
A.
Hirata
,
M.
Chen
,
Y.
Wang
, and
Z.
Lu
,
Nature
544
,
460
(
2017
).
20.
X. H.
Du
,
W. P.
Li
,
H. T.
Chang
,
T.
Yang
, and
E. W.
Huang
,
Nat. Commun.
11
,
2390
(
2020
).
21.
T.
Yang
,
Y.
Zhao
,
Y.
Tong
,
Z.
Jiao
,
J.
Wei
,
J.
Cai
,
X.
Han
,
D.
Chen
,
A.
Hu
, and
J.
Kai
,
Science
362
,
933
(
2018
).
22.
Z.
Wang
,
W.
Lu
,
H.
Zhao
,
C. H.
Liebscher
,
J.
He
,
D.
Ponge
,
D.
Raabe
, and
Z.
Li
,
Sci. Adv.
6
,
9543
(
2020
).
23.
Z.
Li
,
K. G.
Pradeep
,
Y.
Deng
,
D.
Raabe
, and
C. C.
Tasan
,
Nature
534
,
227
(
2016
).
24.
Z.
Li
,
F.
Körmann
,
B.
Grabowski
,
J.
Neugebauer
, and
D.
Raabe
,
Acta Mater.
136
,
262
(
2017
).
25.
Z.
Li
,
C. C.
Tasan
,
K. G.
Pradeep
, and
D.
Raabe
,
Acta Mater.
131
,
323
(
2017
).
26.
T.
Yang
,
S.
Xia
,
S.
Liu
,
C.
Wang
,
S.
Liu
,
Y.
Zhang
,
J.
Xue
,
S.
Yan
, and
Y.
Wang
,
Mater. Sci. Eng. A
648
,
15
(
2015
).
27.
J.
He
,
W.
Liu
,
H.
Wang
,
Y.
Wu
,
X.
Liu
,
T.
Nieh
, and
Z.
Lu
,
Acta Mater.
62
,
105
(
2014
).
28.
Y.
Shi
,
S.
Li
,
T. L.
Lee
,
X.
Hui
,
Z.
Zhang
,
R.
Li
,
M.
Zhang
,
S.
Kabra
, and
Y.-D.
Wang
,
Mater. Sci. Eng. A
771
,
138555
(
2020
).
29.
B. H.
Toby
,
J. Appl. Cryst.
34
,
210
(
2001
).
30.
Y. H.
Zhang
,
Y.
Zhuang
,
A.
Hu
,
J. J.
Kai
, and
C. T.
Liu
,
Scr. Mater.
130
,
96
(
2017
).
31.
Z. F.
He
,
N.
Jia
,
H. W.
Wang
,
Y.
Liu
,
D. Y.
Li
, and
Y. F.
Shen
,
Mater. Sci. Eng. A
776
,
138982
(
2020
).
32.
J. D.
Yoo
and
K. T.
Park
,
Mater. Sci. Eng. A
496
,
417
(
2008
).
33.
Y.
Wang
,
B.
Liu
,
K.
Yan
,
M.
Wang
,
S.
Kabra
,
Y.-L.
Chiu
,
D.
Dye
,
P. D.
Lee
,
Y.
Liu
, and
B.
Cai
,
Acta Mater.
154
,
79
(
2018
).
34.
J.
Yang
,
J. W.
Qiao
,
S. G.
Ma
,
G. Y.
Wu
,
D.
Zhao
, and
Z. H.
Wang
,
J. Alloys Compd.
795
,
269
(
2019
).
35.
P.
Khaimanee
,
P.
Choungthong
, and
V.
Uthaisangsuk
,
Key Eng. Mater.
658
,
31
(
2015
).
You do not currently have access to this content.