Acta Materialia: Bruchverhalten von heterogenem nanostrukturiertem austenitischem 316L-Edelstahl mit Nanodrahtbündeln

EinleitungAustenitischer rostfreier Stahl hat eine gute Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit, seine Festigkeit liegt jedoch unter 300 MPa, was die Anwendung von austenitischem rostfreiem Stahl in der Industrie stark einschränkt. Gegenwärtig ist es eine wirksame Maßnahme, austenitischen rostfreien Stahl durch plastisches Dehnen der Korngröße auf Submikrometer oder sogar Nanometer zu verstärken. Die Verformungshärtung und die Gleichmäßigkeit der Festigkeit werden jedoch aufgrund von Versetzungen mit hoher Dichte, die sich an den Zwillingsgrenzen und in kleinen Körnern ansammeln, stark verringert. Derzeit ist der Mechanismus der Bruchzähigkeit von Nanodoppelbündeln noch unklar. Kürzlich veröffentlichte Professor Lu Lei (Korrespondierender Autor) vom Shenyang Institute of Metals das neueste Forschungsergebnis „Bruchverhalten von heterogenem nanostrukturiertem austenitischem 316L-Edelstahl mit Nanodoppelbündeln ”In Acta Materialia. In diesem Artikel testeten die Forscher die Bruchzähigkeit von bei verschiedenen Temperaturen und unterschiedlichen plastischen Verformungen geglühten, nanopartikulären 316L-Edelstählen. Dabei deckten sie den Schlagzähigkeitsmechanismus von Nanopartikeln in nanokristallinen Matrizen gegen Beschädigungen auf und fanden das am besten geeignete Wärmebehandlungsverfahren. Abb. 1 Schematische Darstellung der für Bruchzähigkeits- und Zugversuche verwendeten Proben Abb. 2 TEM-Aufnahme des DPD 316L-Edelstahls (a) TEM-Aufnahme des DMD 316L-Edelstahls mit ε = 1,6 (b ) Verformte Zwillinge in Nanogröße (c) Längliche Nano-ZwillingsmatrixAbb.3 Querschnitts-TEM-Aufnahme von DPD 316L-Edelstahl mit ε = 1,6 für 20-minütiges Tempern bei 720 ° CAbb. 4 Bruchzähigkeit (a) Last-Verschiebungs-Kurven von unbehandeltem DPD 316L-Edelstahl bei verschiedenen plastischen Beanspruchungen (b) Last-Verschiebungs-Kurven von DPD 316L-Edelstahl, geglüht bei verschiedenen Temperaturen für ε = 1,6 (c) Die entsprechende J-Integral-Riss-Öffnungskurve in Abb. (A) (d) Die entsprechende J-Integral-Riss-Öffnungskurve in Abb. (B) Abb. 5 REM-Aufnahme der Bruchfläche einer DPD 316L-Edelstahlprobe (a) ε = 0,4 (b) ε = 1,6 (c) ε = 1,6, Tempern bei 710 ° C 20minAbbildung 6 BruchmorphologieanalyseWenn (a, b) ε = 1,6, ist die Bruchfläche von zwei Bruchteilen Teil befindet sich in der gleichen Position. (c, d) CLSM-Diagramm entsprechend (a, b) Abb.7 Erscheinungsbild der Rissspitze von Edelstahl DPD 316L mit ε = 1,6 (a) Morphologie der Rissspitze von Edelstahl DPD 316L mit ε = 1,6 (b) Vergrößerte Ansicht des Kastens b in Abbildung (a) (c) Vergrößerte Ansicht des Kastens c in Abbildung (a) Abb. 8 Schematisches Diagramm der Rissausbreitung (a) Keimbildung von Leerstellen und Wachstum in nanokristallinen Matrizen (b) Risse umschließen den Nanotitanstrahl und der nanoverzwillingte Strahl behindert die Rissausbreitung (c) Nanodoppelbündel werden gezogen und Leerstellen keimen an ihrer Spitze (d) Im Abstand von den Nano-Zwillingsbündeln Scherrisse erzeugen und schließlich die Nano-Zwillingsbündel verlassen (e) Grübchenförmiger Abschnitt, in dem die Bruchfläche konkav und konvex istAbb. 9 Bruchzähigkeits- und Streckgrenze-KurvenZusammenfassungDie Nano-Zwillingsstränge spielen eine wichtige Rolle bei der Unterdrückung der Bildung von Leerstellen in der nanokristallinen Matrix und der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften. Gleichzeitig können die Nano-Zwillingsstränge die Rissausbreitung unterdrücken und die Bruchfestigkeit stark erhöhen. Durch die Glühbehandlung wandeln sich die variablen groben Nanokristallkörner in rekristallisierte Körner oder rekristallisierte Körner um, und der resultierende Nano-Doppelstrahl kann den Zähigkeitseffekt verbessern. Die Streckgrenze von Nano-Zwillingsstahl kann 1 GPa erreichen, und die Bruchzähigkeit liegt bei etwa 140 MPa m1 / 2. Referenz: Bruchverhalten von heterogenem nanostrukturiertem austenitischem 316L-Edelstahl mit Nanotwin-Bündeln (Acta Materialia, 2018, doi.org/10.1016/ j.actamat.2018.02.065).
Quelle: Meeyou Carbide