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    我国学者研发出超高强马氏体时效钢

    日期 2017-04-17   来源:工程与材料科学   作者:郑雁军 邓意达  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:51531001,51422101,51671018,51271212,51371003)等资助下,北京科技大学新金属材料国家重点实验室吕昭平教授团队研发出纳米析出强化的超高强马氏体时效钢。相关研究成果以“Ultrastrong steel via minimal lattice misfit and high-density nanoprecipitation”(通过最低点阵错配度和高密度纳米析出相获得超高强钢)为题于2017年4月10日在线发表在nature上。论文链接:http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full /nature22032.html。

      马氏体时效钢具有超高的强度和良好的韧性,在航空航天、高速列车、深海技术、先进核能和清洁能源以及国防等领域均发挥着关键作用。然而,马氏体时效钢的服役安全性和可靠性一直是人们关注的焦点。主要原因就在于传统马氏体时效钢以半共格析出的金属间化合物为增强相,但由于半共格界面可能导致析出相分布不均,同时伴随严重的晶格畸变,从而容易使材料受力时萌生裂纹。因此,提高马氏体时效钢的安全可靠性具有重要的意义。

      针对上述问题,北京科技大学吕昭平教授课题组在国家自然科学基金近十年的持续资助下,通过创新合金设计理念,发展了超强韧的高密度有序Ni(Al,Fe)纳米颗粒强化高性能新型马氏体时效钢,其抗拉强度不低于2.2GPa,拉伸塑性不低于8%。新型超高强韧钢最大限度地减小了析出相的点阵错配度,并引入“有序效应”作为主要的强化机制,这样一方面显著降低析出相的形核势垒,促进高密度和良好热稳定性的析出相均匀弥散分布,同时有效缓解增强颗粒周边微观弹性畸变,改善材料宏观均匀塑性变形能力,另一方面增强相可以有效阻碍位错切过,从而获得优异综合性能的新型马氏体时效钢。值得一提的是,新型超高强韧马氏体时效钢采用铝元素代替传统的昂贵合金元素,可添加传统认为对马氏体时效钢有害的碳元素,从而实现了高端钢铁材料的制备工艺简化和低成本的目标,有力地推动该类材料的实际工程应用。该工作的合金设计思路同时为其他超高强度材料的发展打开了新的研究思路。




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