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清华大学最新研究:金属强化新突破——揭秘CBE强化机理

2020-03-28 来源:Goal Science

        化学成分的不均匀在合金实际生产过程中一般认为是必须避免的风险因素,例如铸造凝固过程中的偏析现象,会在轧制以后引起最终产品性能的降低和各向异性。但研究人员发现,如果能够有效的控制不均匀化学区域的分布和尺寸、最为重要的是区域间化学成分差异的锐利程度,将能够得到与传统材料不同的新型微观组织,提升材料性能。他们将这种锐利的化学差异命名为化学界面(Chemical Boundary)

        清华大学材料学院的研究人员采用典型的第三代汽车用钢:中锰钢,作为化学界面工程的示范材料。利用闪速加热技术,在高温下形成了大量尖锐的化学界面。在随后的冷却过程中,这些化学界面有效的阻碍了马氏体相变的扩展,把马氏体相变限制在百纳米的范畴,同时产生的相变体积膨胀向周围未转变的奥氏体引入了大量的纳米孪晶,形成了纳米板条马氏体+纳米孪晶奥氏体的双相组织。

        这种新型组织得到了非常优秀的力学性能,在保证延伸率不变的情况下,可使中锰钢的强度从~1060MPa提升至~1458MPa,在结合其他强化机理以后,可使中锰钢强度达到2000MPa以上时,依然保持着~20%的延伸率。化学界面工程得到的低碳中锰钢性能区分于现有的低碳高强钢的范畴,显示了其广阔的应用前景。

原文链接:

https://advances.sciencemag.org/content/6/13/eaay1430