本期包含金属材料领域论文8篇,涵盖了高熵合金、不锈钢、中熵合金等,国内科研单位包括四川大学等(通讯作者单位)。
Vol. 202 目录
1. Fracture toughness of 304L austenitic stainless steel produced by laser powder bed fusion
激光粉末床熔合法制备的304L奥氏体不锈钢的断裂韧性
2. Unveiling the thermodynamic driving forces for high entropy alloys formation through big data ab initio analysis
通过大数据从头计算分析揭示高熵合金形成的热力学驱动力
3. Cu precipitation-mediated formation of reverted austenite during ageing of a 15-5 PH stainless steel
15-5 PH不锈钢时效过程中Cu析出介导的逆转变奥氏体的形成
4. Low-temperature oxy-nitriding of 316 L austenitic stainless steel for improved corrosion resistance in liquid lead-bismuth eutectic
316L奥氏体不锈钢的低温氧氮化提高其在液态铅铋共晶中的耐蚀性
5. Simultaneous effects of deformation-induced plasticity and precipitation hardening in metastable non-equiatomic FeNiCoMnTiSi ferrous medium-entropy alloy at room and liquid nitrogen temperatures
在室温和液氮温度下亚稳态非等原子FeNiCoMnTiSi铁基中熵合金的变形诱导塑性和沉淀硬化的同步效应
6. A new insight into annealing parameters in tailoring the mechanical properties of a medium Mn steel
调控中锰钢力学性能的退火参数的新见解
7. Understanding ferrite deformation caused by austenite to martensite transformation in dual phase steels
理解双相钢中奥氏体向马氏体转变引起的铁素体变形
8. The effects of interstitial hydrogen and carbon atoms and aging temperature on annihilation behavior of hydrogen-enhanced strain-induced vacancies in iron
间隙氢和碳原子以及时效温度对铁中氢增强应变诱导空位的湮没行为的影响
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114002
1. Fracture toughness of 304L austenitic stainless steel produced by laser powder bed fusion
激光粉末床熔合法制备的304L奥氏体不锈钢的断裂韧性
Punit Kumar✉, Zhiguang Zhu, Sharon M.L. Nai, R.L. Narayan, U. Ramamurty
Punit Kumar: punit.kumar@ntu.edu.sg
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114002
摘要
研究了激光粉末床熔合法(LPBF)制备的304L奥氏体不锈钢的单轴拉伸响应和J积分阻力行为。钢在室温下经历相变诱导塑性(TRIP),产生高的断裂韧性(JQ)值以及高的强度(σY)和塑性。当温度升高到75℃时,TRIP变得不活跃,变形机制以位错滑移和孪晶为主。这导致了JQ的大幅降低和明显的各向异性,而σY则保持不变。本文讨论了这些结果在LPBF工艺制备的钢的断裂性能方面的意义。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114000
2. Unveiling the thermodynamic driving forces for high entropy alloys formation through big data ab initio analysis
通过大数据从头计算分析揭示高熵合金形成的热力学驱动力
G. B. Bokas, W. Chen, A. Hilhorst, P.J. Jacques, S. Gorsse, G. Hautier✉
G. Hautier: geoffroy.hautier@dartmouth.edu
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114000
摘要
目前对于高熵合金(HEAs)存在之外的基本热力学驱动力仍然没有充分的了解。本文利用热力学模型结合从头计算和正规溶液模型,建立了一个超过10万、由27种常见元素形成的BCC和FCC等摩尔合金的数据库。我们用统计的方法研究了随机固溶体中焓和熵的贡献随着元素数目的变化是如何演变的。由于随着元素数目的增加熵的重要性也在增加,普遍认为的HEAs稳定的合理化是有些矛盾的。熵和焓的贡献有利于混合,但随着合金中元素数目的增加,这两种驱动力都减弱。通过将二元金属间化合物添加到我们的分析中,可以得出结论,容易形成单相HEAs的特定化学成分需要在给定晶格上结合有利焓的元素混合,而不存在强竞争的金属间化合物。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114007
3. Cu precipitation-mediated formation of reverted austenite during ageing of a 15-5 PH stainless steel
15-5 PH不锈钢时效过程中Cu析出介导的逆转变奥氏体的形成
Tao Zhou✉, Benjamin Neding, Sen Lin, Jo-Chi Tseng, Peter Hedström
Tao Zhou: taozhou@kth.se
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114007
摘要
通过原子探针断层扫描、原位同步X射线衍射和计算热力学和动力学,揭示了15-5 PH不锈钢时效处理过程中Cu沉淀介导的奥氏体相变。奥氏体转变是通过以下路径发生的:Cu在马氏体/残余奥氏体界面或马氏体板条界面析出→奥氏体稳定元素向Cu析出界面配分→逆转变奥氏体形成。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114014
4. Low-temperature oxy-nitriding of 316 L austenitic stainless steel for improved corrosion resistance in liquid lead-bismuth eutectic
316L奥氏体不锈钢的低温氧氮化提高其在液态铅铋共晶中的耐蚀性
Guang Chen, Jun Wang✉, Hongtao Zhang, Longyi Li, Hongyuan Fan
Jun Wang: srwangjun@scu.edu.cn 四川大学
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114014
摘要
研究了316L ASS在823K真空滞留液铅铋共晶中低温氧氮化(LTON)处理对LBE腐蚀行为的影响。结果表明,未处理样品在液态LBE接触下存在严重的选择性浸出。LTON处理在试样表面形成了一层Fe-Cr尖晶石多孔外膜和一层S相内膜,在LBE溶液腐蚀后形成了一层较厚的含有γlow-N的尖晶石膜和分布有CrN析出的区域。这主要是由于S相是亚稳态相,在高温下比基体更容易被氧化,导致S相的氧化和分解以及间隙原子的向内扩散。这启发我们,提高材料形成保护性氧化膜的能力可能是缓解液态LBE腐蚀的一个好方法。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114013
5. Simultaneous effects of deformation-induced plasticity and precipitation hardening in metastable non-equiatomic FeNiCoMnTiSi ferrous medium-entropy alloy at room and liquid nitrogen temperatures
在室温和液氮温度下亚稳态非等原子FeNiCoMnTiSi铁基中熵合金的变形诱导塑性和沉淀硬化的同步效应
Farahnaz Haftlang, Peyman Asghari-Rad, Jongun Moon, Alireza Zargaran, Kee-Ahn Lee, Soon-Jik Hong, Hyoung Seop Kim✉
Hyoung Seop Kim: hskim@postech.ac.kr
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114013
摘要
本文研究了一种新型亚稳态65Fe-15Ni-8Co-8Mn-3Ti-Si (at%)铁基中熵合金在298 K和77 K下的力学性能。采用短时间退火后的时效处理,获得了由纳米析出相装饰的细晶粒和粗晶粒组成的非均质组织。时效处理后,合金的屈服强度从298K和77K时的0.9 GPa和1.3 GPa显著提高到1.1 GPa和1.5 GPa,而总延伸率保持在20%以上。这种显著的改善是由于时效合金在拉伸变形过程中异质变形诱导强化、力学纳米孪晶、马氏体相变以及均匀分布的纳米级Fe2SiTi和Ni3Ti析出强化的协同效应。因此,相应的铁基MEA可以被认为是在极端服役条件下超高强度部件的一种有前途的候选材料。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114019
6. A new insight into annealing parameters in tailoring the mechanical properties of a medium Mn steel
调控中锰钢力学性能的退火参数的新见解
Songyang Jing, Hua Ding✉, Yuping Ren, Zhihui Cai
Hua Ding: dingh@smm.neu.edu.cn 东北大学
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114019
摘要
中锰钢的力学性能一般是通过调节临界退火(IA)温度和退火时间来实现的。然而,在本研究中,我们发现IA中的升温过程对所研究中锰钢的力学性能也有显著的控制作用。不同温度下,升温周期越长,越有利于奥氏体晶粒的形成,从而使得在单个奥氏体晶粒内和不同奥氏体晶粒间的Mn元素分布更加不均匀。这种非均质组织导致了奥氏体板条之间屈服强度的差异和较慢的应变诱导马氏体相变动力学。最终,在保持高的极限抗拉强度的同时,所研究的中锰钢的屈服强度和总延伸率显著提高。本研究为全面理解退火参数的影响提供了新的见解,以提高中锰钢的力学性能。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114032
7. Understanding ferrite deformation caused by austenite to martensite transformation in dual phase steels
理解双相钢中奥氏体向马氏体转变引起的铁素体变形
Vibhor Atreya✉, Cornelis Bos, Maria J. Santofimia
Vibhor Atreya: V.Atreya@tudelft.nl
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114032
摘要
在DP钢生产过程中,奥氏体向马氏体转变时伴随的体积膨胀和形状变化可以被周围铁素体晶粒的变形所适应。铁素体晶粒的变形程度最终影响DP钢的力学性能。利用电子背散射衍射,本研究确定了控制相变诱导铁素体晶粒变形程度的马氏体特征。研究发现,小奥氏体晶粒易于转变为与相邻铁素体晶粒成密排平面平行关系的马氏体变体,从而实现相对容易的滑移传递,导致铁素体晶粒的长程变形。铁素体晶粒也表现出限制于铁素体/马氏体界面附近的短程变形,这主要受马氏体碳含量的影响。
SCRIPTA
Vol. 202, 1 Sep. 2021, 114031
8. The effects of interstitial hydrogen and carbon atoms and aging temperature on annihilation behavior of hydrogen-enhanced strain-induced vacancies in iron
间隙氢和碳原子以及时效温度对铁中氢增强应变诱导空位的湮没行为的影响
Yuri Sugiyama, Nami Kurihara, Yuya Matsumoto, Kenichi Takai✉
Kenichi Takai: takai-k@sophia.ac.jp
https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2021.114031
摘要
利用低温热脱附光谱(L-TDS)研究了间隙氢、碳原子和时效温度对铁中氢增强应变诱导空位(HESIVs)湮没行为的影响,其中L-TDS可以从-200°C开始升温。含HESIVs的样品在不同条件下进行时效,并充以示踪氢以检测晶格缺陷。随着时效时间的延长,在30°C的自然时效减少了热力学上不稳定的单个空位和双空位等小空位,但7天后仍存在聚集的空位。相比之下,在-196℃时效几乎不会引起任何空位扩散、聚集或湮灭。在30°C有氢和碳的条件下时效,降低了空位湮没率,并留下更多的空位。这些结果表明,铁中间隙碳和氢原子抑制了空位的扩散和湮灭,从而实现了空位的稳定。