異構(gòu)片層結(jié)構(gòu)304不銹鋼的制備及其力學(xué)性能

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(東北大學(xué) 軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 遼寧 沈陽(yáng) 110819)

奧氏體不銹鋼具有優(yōu)異的焊接性、良好的成形性和高耐腐蝕性，是一種應(yīng)用廣泛的工業(yè)材料[1]。然而奧氏體不銹鋼的屈服強(qiáng)度相對(duì)較低，嚴(yán)重阻礙了其在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。晶粒細(xì)化是金屬材料強(qiáng)化的理想手段，通過(guò)劇烈塑性變形方法制備的超細(xì)晶或者納米結(jié)構(gòu)材料通常可以得到超過(guò)其粗晶態(tài)數(shù)倍的強(qiáng)度，但是往往伴隨著塑性的犧牲[2-4]，實(shí)現(xiàn)304不銹鋼優(yōu)異的強(qiáng)度-塑性匹配具有挑戰(zhàn)性。近年來(lái)，異構(gòu)材料正成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)，它具有微米尺度異構(gòu)、宏觀均勻的特征[5]，由性能差異較大的域組成，異構(gòu)域交互作用使得整體性能遠(yuǎn)大于各域性能的疊加。異構(gòu)材料具有多種微觀結(jié)構(gòu)，比如異構(gòu)片層結(jié)構(gòu)、梯度納米結(jié)構(gòu)、疊層結(jié)構(gòu)、多相結(jié)構(gòu)、核殼結(jié)構(gòu)以及雙晶態(tài)結(jié)構(gòu)[6]。利用梯度納米結(jié)構(gòu)和異構(gòu)片層結(jié)構(gòu)等多級(jí)結(jié)構(gòu)的方法被認(rèn)為可提高材料的強(qiáng)塑性匹配，主要是通過(guò)將多種塑性變形和加工硬化機(jī)制結(jié)合在一起以實(shí)現(xiàn)材料的高強(qiáng)度和高塑性[4,7-8]。Fang等[9]采用表面機(jī)械研磨處理技術(shù)(SMGT)制備了梯度納米結(jié)構(gòu)Cu，使得其屈服強(qiáng)度為粗晶態(tài)的兩倍，均勻延伸率達(dá)到了31%±2%；Wu等[10]通過(guò)常規(guī)異步室溫軋制和退火相結(jié)合的傳統(tǒng)工藝制備了具有異構(gòu)片層結(jié)構(gòu)的鈦板，在獲得超細(xì)晶強(qiáng)度的同時(shí)具備了粗晶的塑性；高波等[11]通過(guò)冷軋變形及退火處理的方法，制得由超細(xì)晶和微米再結(jié)晶晶粒組成的異構(gòu)片層結(jié)構(gòu)316L不銹鋼，屈服強(qiáng)度為648.72 MPa，且相比于冷軋態(tài)的斷后伸長(zhǎng)率4.94%，異構(gòu)片層結(jié)構(gòu)試樣的斷后伸長(zhǎng)率為25.48%，得到了極大提高，具有良好的強(qiáng)塑性匹配。……