研究人员使用化学边界工程技术,制造出了高强度高柔韧性的钢

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来自中国、德国、日本和荷兰的一组研究人员找到了一种方法,可以使用化学边界工程技术来制造强度高且柔韧性高的钢材,而无需高碳含量。这项研究发表在《科学进展》杂志上的论文中,该小组描述了他们的技术及其在测试中的效果。

PB,GB和CB的示意图。(A)PB,不同晶格类型的两个晶粒之间的边界。(B)GB,相同晶格类型但具有不同晶体学取向的两个晶粒之间的边界。(C)CB,其由晶格连续区域内至少一种元素浓度的尖锐不连续性定义,例如非常尖锐的化学梯度。图片来源:Science Advances(2020)。

研究人员指出,他们的工作基于对用于交通运输和其他基础设施项目的轻质高强度钢的需求。大多数高强度钢,特别是具有极限拉伸强度的钢,都需要高含量的碳或其他昂贵的元素。

在这项新的尝试中,研究人员证明了化学边界工程技术可用于制造高强度钢,而无需添加碳或其他元素。

化学边界工程是一种技术,通过该技术,材料(如钢)的微观结构中的微小缺陷会导致产生尖锐的化学梯度。当与钢一起使用时,结果是马氏体和奥氏体的晶粒交替出现,这使钢比其他轻。

先前的研究表明,在钢中产生微小的缺陷可用于生产较便宜的强韧钢,但这样做往往会导致其在承受应变或热的情况下损坏。

为了解决使用化学边界工程技术的先前问题,研究人员使用了一种技术,该技术在奥氏体晶粒域与少量锰交替的位置之间生成化学边界。

其过程涉及冷轧低碳钢,然后使其经受标准奥氏体反转处理2小时。然后将钢加热到单相奥氏体区域并冷却到环境温度。

在冷却阶段,金属沉降到不同的阶段,直到达到其最终状态。该团队通过使用化学药品创建样品来测试他们的技术边界工程和其他使用标准技术的工程。

他们发现,与标准方法相比,他们的新技术使钢材更坚固,而没有任何挠性损失。他们还发现测试表明,使用新技术生产的钢的强度等级超过2.0 GPa。

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