Acta Materialia：ナノツイン束を有する不均一ナノ構造316Lオーステナイト系ステンレス鋼の破壊挙動

はじめにオーステナイト系ステンレス鋼は優れた耐食性と耐酸化性を持っていますが、その強度は300 MPa以下であり、産業上のオーステナイト系ステンレス鋼の適用は大きく制限されています。現在のところ、粒径をサブミクロンまたはナノメートルまで塑性的に歪ませることによってオーステナイト系ステンレス鋼を強化することは有効な手段である。しかしながら、ひずみ硬化および強度の均一性は、双晶境界および小さな結晶粒内に蓄積する高密度の転位のために著しく減少する。現時点では、ナノ双晶バンドルによって生じる破壊靭性化のメカニズムはまだ不明である。最近、瀋陽金属研究所のLu Lei教授（対応する著者）は、最新の研究結果を発表した。「ナノツインバンドルを有する不均質ナノ構造316Lオーステナイト系ステンレス鋼Acta Materialiaで。この記事では、研究者らは、異なる温度と異なる塑性ひずみで焼鈍したナノ双晶316Lステンレス鋼の破壊靭性を試験し、損傷に対するナノ結晶マトリックス中のナノ双晶の強化機構を明らかにし、最も適切な熱処理プロセスを見出した。図1 DPD 316Lステンレス鋼の破壊靭性および引張試験に使用される試験片の概略図（a）DMD 316Lステンレス鋼の断面TEM像ε= 1.6（b） ）ナノサイズの変形双晶（c）ε= 1.6で720°Cで20分間焼鈍したDPD 316Lステンレス鋼の細長いナノ双晶マトリックス図3（a）未処理DPDの荷重 - 変位曲線塑性ひずみの異なる316Lステンレス鋼（b）ε= 1.6の異なる温度で焼鈍したDPD 316Lステンレス鋼の荷重 - 変位曲線図（a）の対応するJ積分亀裂開口曲線（d）図5（b）のJ積分亀裂開口曲線図5 DPD 316Lステンレス鋼試験片の破面のSEM像（a）ε= 0.4（b）ε= 1.6（c）ε= 1.6、710℃焼なまし20分図6破面形態解析（a、b）ε= 1.6のとき、破断した2箇所の破面（c、d）（a、b）に対応するCLSM図Fig.7ε= 1.6のDPD 316Lステンレス鋼のき裂先端外観（a）ε= 1のDPD 316Lステンレス鋼のき裂先端の形態= 1.6（b）図（a）のボックスbの拡大図（a）（c）図（a）のボックスcの拡大図8亀裂伝播の模式図（a）空孔の核形成とナノ結晶マトリックス中での成長（b）亀裂がナノチタニウムビームを囲み、ナノ双晶ビームが亀裂伝播を妨げる（c）ナノ双子束が引っ張られ、空孔がその先端で核生成ナノツインバンドルから少し離れたところでせん断亀裂を生じさせ、最終的にナノツインバンドルを残す（ｅ）破断面が凹状および凸状であるディンプル形状の部分。 9破壊靭性と降伏強さの曲線まとめナノツインストランドは、ナノ結晶マトリックス中の空孔の形成を抑制し、機械的特性を向上させる上で重要な役割を果たしています。同時に、ナノツインストランドは亀裂伝播を抑制し、破壊抵抗を大幅に増加させることができます。アニーリング処理により、可変粗大ナノ結晶粒が再結晶粒または再結晶粒に変態し、得られるナノツインビームは強化効果を改善することができる。ナノ双晶鋼の降伏強さは1 GPaに達することができ、破壊靭性は約140 MPa m 1/2です。参考文献：ナノ双晶バンドルを有する不均質ナノ構造316Lオーステナイト系ステンレス鋼の破壊挙動（Acta Materialia、2018、doi.org/10.1016/） j.actamat.2018.02.065）。
ソース：Meeyou Carbide