近日，長春工業大學冉旭課題組與河海大學相關團隊的合作成果以“梯度納米雙相結構實現雙相不銹鋼優異強塑性（“Designing gradient nanograined dual-phase structure in duplex stainless steel for superior strength-ductility synergy”）”為題發表在材料領域權威期刊Journal of Materials Science & Technology （IF=10.9）上。長春工業大學博士研究生許松松為第一作者，韓英、冉旭教授以及河海大學孫甲鵬副研究員為共同通訊作者。

全文傳送：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2023.06.026

金屬結構材料強度的提高往往以犧牲塑性為代價，反之亦然。如何協調強塑性矛盾是金屬材料領域的核心問題和研究熱點。雙相不銹鋼作為一種廣泛使用的金屬結構材料，兼有鐵素體和奧氏體不銹鋼的優勢，如塑韌性好、耐局部腐蝕性強、焊接性能優異等。常規方法（例如軋制等）在提高雙相不銹鋼強度的同時往往帶來塑性的急劇下降，強塑性矛盾表現突出，嚴重影響了其工程應用。研究團隊提出構筑梯度納米雙相異質結構的策略以改善雙相不銹鋼的強塑性，并發展了超聲表面深滾壓組合低溫短時退火的制備方法。研究表明，梯度納米雙相異質結構通過梯度納米結構和層狀雙相結構的相互嵌套形成了顯著的微觀組織異質性，促進了變形過程幾何必須位錯的積累，提高了異質變形誘導強化和應變硬化作用。室溫單軸拉伸實驗表明，梯度納米雙相異質結構2101不銹鋼獲得了約1 GPa的屈服強度和約23.4%的延伸率。本研究為開發兼具高強度和高塑性的先進結構鋼提供了新的思路。

圖1 加工示意圖及梯度納米雙相結構2101雙相不銹鋼截面EBSD分析結果

圖2 梯度納米雙相結構2101雙相不銹鋼截面TEM圖像

圖3 梯度納米雙相結構2101雙相不銹鋼的力學性能