澎湃新闻
原标题:简化工艺获得超细晶高强度钢，北京科技大学等团队在登上自然方面取得重要突破
在轻型汽车等应用的推动下，科学家们越来越多地追求先进的高强度钢。前几天，来自中国、英国和美国的研究团队在顶级学术期刊《自然》上在线发表了钢铁领域的一项重要突破，题为“批量生产高强度、高效率超细晶粒钢的简易途径”。
该研究团队首次通过调节相干无序析出的及时连续钉扎再结晶晶界迁移，获得了具有高热稳定性的超细晶粒TWIP(Twin Inconductive可塑性)钢，同时提高了强度和加工硬化。基于此，开发了一种工业晶粒细化技术，仅通过简单的轧制和退火工艺即可获得高性能超细晶粒钢。
这意味着研究小组采用了一种简化的工艺来获得高强度和韧性的超细晶粒奥氏体钢。
该研究由北京科技大学新金属材料国家重点实验室卢兆平教授团队，与谢菲尔德大学、国家标准与技术研究所、苔丝研究公司、郑州大学等国内外科研机构合作完成。本文第一作者是谢菲尔德大学的中国学者、博士后高俊恒，对应作者是北京科技大学新金属材料国家重点实验室的江泽和、陆兆平教授，美国国家标准与技术研究所、苔丝研究公司的张怀若，英国谢菲尔德大学的W。马克·雨沃思.
值得一提的是，开发性能优异、适合大批量生产的新型高强度钢，可以实现运输设备的轻量化，具有巨大的市场需求。孪生钢因其优异的成形性、抗拉强度(800-1000兆帕)和均匀的延展性(≥50%)而成为汽车轻量化设计的首选，但其低屈服强度严重制约了其工程应用。
因此，如何在保证材料高加工硬化率和高塑性韧性的同时，大幅度提高材料强度，是交通运输设备制造等国民经济领域面临的关键问题。
细晶强化被认为是同时提高材料韧性和强度的重要手段。但据北京科技大学官网介绍，由于孪晶钢在冷却过程中不发生固相转变，无法像低合金高强度钢那样通过轧制和快速冷却达到超细晶粒的目的，因此不得不采用等通道角挤压、高压扭转等塑性变形方法来获得超细晶粒。
这些方法生产成本高，样品尺寸小，细晶材料通常含有高密度位错和空位等晶体缺陷，大大降低了其均匀延展性，难以实现大规模生产。
为了解决大规模制备超细晶奥氏体钢的技术难题，上述研究团队开发了一种新的晶粒细化技术，即通过微Cu合金化，在再结晶过程中快速无序地析出大量超细再结晶晶粒，通过强而连续的齐纳钉扎抑制超细再结晶晶粒的生长，从而在工业条件下获得超细晶TWIP。
结果表明，该工艺通过影响局部堆垛层错能来细化超细TWIP钢的机械孪晶，而晶粒内的无序析出几乎不移动钉扎位错，从而细化晶粒，进一步提高TWIP钢的加工硬化能力。
该工艺获得的超细晶粒钢的屈服强度和抗拉强度分别达到710兆帕和2000兆帕，均匀真应变超过45%。
研究小组表示，该技术具有一定的普适性，对其他合金体系的晶粒细化具有一定的指导意义。
论文链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-03246-3
