近日，中國科學院上海光學精密機械研究所楊上陸團隊等，成功突破超高強鋼的強度-塑性-韌性組合極限。該研究發現了打破傳統認知的裂紋前端吸收位錯現象，構建出兼具超高強度、塑性和韌性的多尺度材料結構。
由于高Peierls-Nabarro應力和有限位錯運動引起局域應力集中，提高材料強度通常以犧牲塑性和韌性為代價，造成強度-延性/強度-韌性之間的倒置關系。目前，克服強度-延性/強度-韌性倒置的主流方法，側重于調整基體合金元素或調控位錯、晶界和/或相界等缺陷。過多的合金元素添加，使材料成本成倍增加、調控材料缺陷所使用的多步鍛造或軋制工藝更復雜。
研究團隊基于前期發現的位錯越過馬氏體/奧氏體界面（DAMAI）現象，設計并制備出低成本的高碳淬火-分配-回火（Q-P-T）鋼，其主要微觀組織是貧碳的回火馬氏體（α）、穩定的富碳殘留奧氏體（γ）。在形變過程中，穩定的富碳殘留奧氏體引發DAMAI效應，位錯不斷越過馬氏體/奧氏體界面從α到γ中，導致α“軟化”并提高其形變能力；運動到γ中的位錯導致γ“硬化”，在保持50 GPa·%強塑積的同時斷裂韌性達到130 MPa·m1/2；通過原位透射電鏡發現打破傳統認知的裂紋前端吸收位錯效應。
同時，在斷裂過程中，裂紋前端塑性區發生DAMAI效應，裂紋前端相變區發生異常的裂紋前端吸收位錯效應。在裂紋擴展過程中，馬氏體中的位錯不斷被裂紋前端高韌性奧氏體吸收，緩解了馬氏體中的應力集中，推遲了裂紋在馬氏體中的擴展。
這一研究有望助力高強韌的馬氏體鋼以及其他具有應變誘發馬氏體相變現象的高性能合金的研發工作。
相關研究成果發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）上。研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、國家自然科學基金/香港研究資助局聯合科研資助基金、中國博士后科學基金等的支持。
論文鏈接
高碳淬火-分配-回火（Q-P-T）超高強鋼微觀結構圖
本文鏈接：材料結構強韌化機理研究獲進展http://www.sq15.cn/show-12-1807-0.html
聲明：本網站為非營利性網站，本網頁內容由互聯網博主自發貢獻，不代表本站觀點，本站不承擔任何法律責任。天上不會到餡餅，請大家謹防詐騙！若有侵權等問題請及時與本網聯系，我們將在第一時間刪除處理。
上一篇： 高維糾纏實現高效量子隨機通信研究獲進展