通過組分調整及時效處理得到具有極高納米相沉積密度的超強鋼,其強度可達2.2GPa,斷裂伸長率達到8.2%。如圖1。
圖1
通過Mo,Nb及Al等元素的添加令鋼的體心立方晶格常數膨脹至0.2881nm(時效后基底晶格常數為0.2877),而Fe元素部分取代NiAl金屬間化合物中的Al位,令其晶格常數由0.2887nm收縮至0.2882nm;從而在時效處理過程中析出的 Ni(Al,Fe)化合物與基底的晶格常數極為接近,晶格失配度僅為0.03%±0.04%,從而極大降低界面應變,降低形核能壘,從而造成極大的形核密度(3.7×1024m-3,其密度為傳統馬氏體時效鋼的數倍),如圖2。
圖2
沉淀納米相的粗化過程由長程擴散控制(如圖3),因此,納米相不易長大。同時,納米相的形成需要排出Mo原子,且Mo元素在基底中的擴散速率較低,因此,也成為納米相粗化的瓶頸。
圖3
由于納米相/基底晶格失配極小,因而其強化機制無法以位錯與界面的相互作用進行解釋;其強化機制應源于位錯滑移切割納米相時化學有序效應對位錯的阻礙作用以及模量時效硬化。
來源:S Jiang, H Wang, Y Wu, X Liu, H Chen. Ultrastrong steel via minimal lattice misfit and high-density nanoprecipitation, nature, 2017, 544(2), 460.
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