金屬頂刊《Acta》：優異抗裂性纖維雙相（DP）鋼！
2021-02-24 11:23:33
作者：本網整理 來源：材料學網微信公眾號
分享至：
導讀：本文發現與等軸組織相比，具有“托馬斯纖維”型片狀馬氏體形態的DP鋼具有更大的抗裂性。薄板的開裂涉及到裂紋尖端頸縮和材料斷裂所需的復雜工作，較好的抗裂性是由于晶片在變形時的排列和其較小的尺寸導致其具有顯著的抗損傷形核能力。這一發現為在不影響強度或改變化學成分的情況下優化DP鋼的斷裂韌性提供了一條新途徑。
長期以來，雙相（DP）鋼因其優異的機械性能而一直用于汽車行業。韌性和延展性之間的良好結合源于延性鐵素體（α）和硬質馬氏體（α‘）的適當組合。然而，許多DP鋼的斷裂韌性有限，需要更高的抗裂性以改善可成形性并進一步改善某些關鍵DP組件的結構性能。因此，開發具有增強抗裂性但又保持高強度-延性平衡的DP鋼是很有意義的。
最近，對纖維狀DP鋼（也稱為“ Thomas纖維” DP鋼）進行了重新研究，證實了其優異的強度和延展率，但與傳統的DP鋼相比，其抗裂性也令人矚目。
在此，比利時魯汶大學Thomas Pardoen教授研究了以薄板形式存在的“托馬斯纖維”DP鋼的抗裂性，并與等軸DP鋼以及一些厚板的結果進行比較。闡明了“托馬斯纖維”與等軸DP鋼之間的關系。發現片狀組織的微觀結構顯示出比相應的等軸晶大50%的抗斷裂能力。抗開裂性能取決于板材厚度和馬氏體體積分數。對于薄板，很大一部分斷裂能是由裂紋尖端縮頸引起的。相關研究成果以題“Outstanding cracking resistance of fibrous dual phase steels”發表在金屬頂刊Acta Materialia上
論文鏈接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S135964542100080X
較高的斷裂韌性可以與片狀組織的較大斷裂應變直接相關。實際上，斷裂應力與斷裂應變成比例，并且對于不同的微結構而言，關于特征空隙間距沒有發現顯著差異。
圖1. 等軸（a）和“托馬斯纖維”（c）微觀結構，并進行相應的熱處理（b）和（d）
圖3. 基于2D SEM顯微照片的3D重建“ Thomas纖維”微結構中存在的馬氏體形態。
圖4. DENT樣品的示意圖，其中有擴散性塑料區（DPZ）和斷裂過程區（FPZ）的圖示（a）EWF方法的圖示（b）（由參考文獻[27]啟發而來）。
圖5.擴孔測試配置。
圖6. 破碎的單軸拉伸和DENT試樣中的損傷表征程序示意圖。
片狀組織的較大斷裂應變主要源自空隙的成核推遲和空隙生長減少，從而導致較小的空隙體積分數。馬氏體薄片具有良好的抗斷裂能力，這可能是由于其尺寸較小，并且在大變形時馬氏體顆粒沿主加載方向排列。更好的抗裂性導致通過孔膨脹試驗測量的拉伸翻邊性得到改善，證明了片狀DP鋼對成形操作的作用。
圖7.（a）直至斷裂點的薄板情況下不同組織的實驗真實應力-真實應變曲線；（b）可放大至縮頸的薄板，以及（c）厚板（數據來自[13]）。在（a）中，粗實線表示1毫米厚的紙張，虛線表示2毫米厚的紙張。
圖8. wf作為l0的函數的變化，以及we和線性回歸的質量（由圖片量化） a）eV19t1，b）eV36t1，c）eV19t2，d）eV36t2，e）pV19t1，f ）pV36t1，g）pV19t2，h）pV36t2，i）pV19t0.5，j）pV36t0.5。
圖9. 斷裂的基本功we，作初始薄板厚度t0的函數。
圖10. 擴孔率值λ，作為eV19t1，eV36t1，pV19t1和pV36t1微結構的基本斷裂功的函數。
圖11. 八個薄片微結構的單軸拉伸試樣斷裂表面的SEM顯微照片。
圖12. 等軸微結構（eV36t1）和薄片狀微結構（pV36t1）的單軸拉伸試樣的橫截面的SEM顯微照片。
圖13. （a）斷裂的拉伸試樣的示意圖，指示（b），（c）和（d）的SEM顯微照片位于何處。
圖14. 對于給定的馬氏體體積分數和片材，片狀微結構和等軸微結構中的基本斷裂功比與DENT試樣中平均等效斷裂應變的相應比的平方的平方函數厚度。
圖15.對于各種鋼以及其他金屬，初始斷裂韌度JIc或斷裂的基本功，我們作為斷裂應變εf的函數。一些片狀DP鋼（紅色和綠色的粗體點）與最堅硬的鋼對比。
本研究表明，通過微結構工程，在不影響成分和不損害成本優勢的情況下，仍有改善DP鋼力學性能的空間。精制的結構可能會在增加強度的同時進一步延遲損傷的發生。
免責聲明：本網站所轉載的文字、圖片與視頻資料版權歸原創作者所有，如果涉及侵權，請第一時間聯系本網刪除。
相關文章
官方微信
《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
- 投稿聯系：編輯部
- 電話：010-62316606-806
- 郵箱：fsfhzy666@163.com
- 中國腐蝕與防護網官方QQ群：140808414
點擊排行
PPT新聞
“海洋金屬”——鈦合金在艦船的
點擊數：7130
腐蝕與“海上絲綢之路”
點擊數：5741