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      東北大學在超高強鋼領域實現(xiàn)新突破

      2023-03-05 11:59:32
      航空制造技術 2023年3期
      關鍵詞:增塑東北大學延伸率

      2023年1月13日,東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室王國棟院士/袁國教授研究團隊在Science上以Ductile 2-GPa steels with hierarchical substructure為題,發(fā)表了在超高強鋼鐵材料增塑機制及組織創(chuàng)新設計方面的最新研究成果。

      同時提升強度和塑性,是鋼鐵材料領域長期以來存在的重大理論難題,也是從基礎研究到技術創(chuàng)新和應用實踐的瓶頸。尤其當強度達到2000 MPa 級別時,塑性出現(xiàn)斷崖式下降,均勻延伸率普遍低于10%,其根本原因在于傳統(tǒng)馬氏體的初始高密度位錯難以繼續(xù)增殖,且無序排列的幾何取向結構微觀塑性變形極不均勻,容易產生局部應力/應變集中。

      面對上述挑戰(zhàn),研究團隊創(chuàng)新提出“馬氏體拓撲學結構設計+亞穩(wěn)相調控”協(xié)同增塑新機制,成功制備出系列低成本C-Mn 系新型超高強鋼,打破了超高強鋼對復雜制備工藝和昂貴合金成分的依賴,也突破了現(xiàn)有2000 MPa 級馬氏體高強鋼抗拉強度-均勻延伸率的性能邊界。同時,提出簡單高效的制備工藝路線,構筑出一種全新的拓撲學雙重有序排列的馬氏體和多尺度亞穩(wěn)奧氏體的納米級多層次組織結構。該組織結構通過在變形過程中誘發(fā)板條界面位錯滑移、界面塑性和相變誘發(fā)塑性(TRIP)等多種增強增塑機制,促使材料具有持續(xù)較高的加工硬化能力,大幅度提升其強度和塑性,實現(xiàn)了1600~1900 MPa 屈服強度,2000~2400 MPa抗拉強度和18%~25%均勻延伸率的極致性能。

      突破金屬材料性能極限是近年來材料領域研究的熱點與難點,該研究提出了馬氏體/奧氏體多層次結構設計新理念,充分挖掘材料潛力,加深了對馬氏體結構調控以及變形機理的理解和認識,對推動低成本、大尺寸超高強塑性鋼鐵材料的制備和應用具有重大現(xiàn)實意義。

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