【东大Science发文】

Ductile 2-GPa steels 

with hierarchical substructure

　　2023年1月13日，西南大学轧制手艺及连轧主动化国度重点尝试室王国栋院士/袁国传授研讨团队在国际顶级期刊Science上以“Ductile 2-GPa steels with hierarchical substructure”为题，颁发了在超高强钢铁材料增塑机制及构造立异设想方面的最新研讨功效。

　　同时晋升强度和塑性，是钢铁材料范畴持久以来存在的严重实际困难，也是从底子研讨到手艺立异和利用实际的瓶颈。特别当强度到达2000 MPa级别时，塑性呈现断崖式降落，平均延长率遍及低于10%，其底子缘由在于传统马氏体的初始高密度位错难以延续增殖，且无序摆列的多少取向布局微观塑性变形极不平均，轻易发生部分应力/应变集合。是以，摸索新的增塑机制，以节俭型合金设想和简略高效的制备工艺，获得低本钱高塑性的2000 MPa超高强钢依然是庞大挑衅。

　　面临上述挑衅，研讨团队立异提出“马氏体拓扑学布局设想+亚稳相调控”协同增塑新机制，胜利制备出系列低本钱C-Mn系新型超高强钢，冲破了超高强钢对庞杂制备工艺和高贵合金成份的依靠，也冲破了现有2000 MPa级马氏体高强钢抗拉强度—平均延长率的机能边境。同时，提出简略高效的制备工艺线路，修建出一种全新的拓扑学两重有序摆列的马氏体和多标准亚稳奥氏体的纳米级多条理构造布局。该构造布局经由进程在变形进程中引发板条界面（in-lath-plane slip）位错滑移、界面塑性和相变引发塑性（TRIP）等多种增强增塑机制，促使材料具备延续较高的加工软化才能，大幅度晋升其强度和塑性，实现了1600~1900 MPa屈就强度，2000~2400 MPa抗拉强度和18%~25%平均延长率的极致机能。

 

图1 新型超高强钢的构造布局设想

图2 新型超高强钢与其余超高强钢的拉伸机能对照

　　冲破金属材料机能极限是最近几年来材料范畴研讨的热门与难点，该研讨提出了马氏体/奥氏体多条理布局设想新理念，充实发掘材料潜力，加深了对马氏体布局调控和变形机理的懂得和熟悉，对鞭策低本钱、大尺寸超高强塑性钢铁材料的制备和利用具备严重实际意思。该研讨不只对钢铁材料，也为其余超高强塑性金属材料的开辟制备供给了新的研讨思绪。

　　该论文作者为李云杰、袁国、李琳琳、健康、阎丰凯、杜鹏举、Dierk Raabe、王国栋。第一作者李云杰为西南大学轧制手艺及连轧主动化国度重点尝试室博士后，轧制手艺及连轧主动化国度重点尝试室袁国传授、李琳琳传授，德国马普钢铁研讨所Dierk Raabe传授为论文的配合通信作者。西南大学为第一实现单元，中国迷信院金属研讨所、中信泰富特钢兴澄特钢研讨院及德国马普钢铁研讨所为协作到场单元。该研讨任务获得了国度天然迷信基金、中间高校根基营业费及中国博士后迷信基金等名目帮助。

　　西南大学轧制手艺及连轧主动化国度重点尝试室持久展开进步前辈钢铁材料及其加工工艺手艺的研讨任务，重视高程度科研平台扶植，聚焦本范畴科技前沿，推动国际化协作与交换，强化高程度人材培育，同时重视利用需要牵引，延续深入底子研讨任务。最近几年来，接踵在高质高端钢铁材料、绿色加工工艺、数字化钢铁手艺等底子实际研讨与关头手艺立异方面不时获得新冲破。