Nat. Commun. ：邁向商業化-新型超塑性中錳鋼

【引言】

超塑性合金是指那些具有超塑性的金屬材料。所謂超塑性，是當金屬在適當的溫度下變得像軟糖一樣柔軟，而且其應變速度為每秒10毫米時產生300%以上的延伸率，這樣奇特的現象稱之為超塑性。到目前為止，大多數關于超塑性的研究是在有色金屬材料上進行，如Zn4,5,6，Ni7,8，Al9,10和Ti11,12合金等。但由于材料成本高（Ni和Ti合金）和超塑性成型（Zn和Al合金）的強度不足，它們不適于批量生產和高強度應用。中錳鋼(MMS)在冷軋后和600-900℃的溫度下進行臨界退火，所得鐵素體和奧氏體兩相均具有超細等軸晶粒，具有優異的超塑性。近日，有學者研發出一種新型超塑性中錳鋼(MMS)，適用于批量生產具有復雜形狀和高強度的零件，為超塑性合金的工業化應用指明了前景。

【成果簡介】

近日，韓國延世大學Young-Kook-Lee（通訊作者）在Nat.Commun.上發布了一篇關于中錳鋼的文章，題為“Superplasticity in a lean Fe-Mn-Al steel”。作者研發了一種新型超塑性中錳鋼，解決了傳統超塑性合金成本高昂、制造工藝復雜和強度低等缺點。研究結果表明，中錳鋼有著成本低，制造工藝簡單等優點，同時其超細的晶粒為超塑性的實現提供了條件。通過常規的冷軋，中錳鋼在850℃下具有超過1300％的優異延展性，擁有廣闊的應用前景。

【圖片導讀】

圖1 中錳鋼在850℃下的拉伸性能

(a) 拉伸式樣斷裂后的圖像；

(b) 不同應變速率下的工程應力應變曲線；

(c) 初始應變速率與真實應力關系圖。

圖2 樣品SEM-EBSD圖像

(a) 拉伸前的式樣；

(b) 拉伸后的式樣；

(c) 拉伸前后式樣中Mn和Al濃度分布。

圖3 中錳鋼和雙相不銹鋼的真實應力—應變曲線

(a) Fe-6.6Mn-2.3Al鋼；

(b) Fe-7Mn-0.05C鋼和高合金雙相不銹鋼。

圖4 各類超塑性合金拉伸變形參數圖

(a) 拉伸變形溫度超過熔化溫度的應變速率圖；

(b) 各類超塑性合金材料成本的比較。

【小結】

這篇文章介紹了一種新型中錳鋼，與傳統超塑性合金復雜的熱加工處理不同，MMS通過簡單的熱軋和冷軋工藝來制造；同時其成本遠低于當前的鎳合金與鈦合金。
當初始應變速率為1.0×10^-3s^-1時，即使在低至650℃的溫度下MMS也達到了超過400％的伸長率，而與之相比具有α和γ相的傳統超塑性合金僅在高于800℃的溫度下才顯示出超塑性。

文獻鏈接：Superplasticity in a lean Fe-Mn-Al steel (Nat.Commun., ?2017 , ?DOI: 1 10.1038/s41467-017-00814-y）

本文由材料人編輯部金屬學術組金晨供稿，材料牛編輯整理。

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