Acta Materialia：非均质纳米结构316L奥氏体不锈钢与纳米管束的断裂行为

引言奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性和抗氧化性，但其强度小于300 MPa，这极大地限制了奥氏体不锈钢在工业中的应用。目前，通过将晶粒尺寸塑性变形为亚微米甚至纳米来加强奥氏体不锈钢是一种有效的措施。然而，由于在孪晶边界和小晶粒内积聚的高密度位错，应变硬化和强度均匀性大大降低。目前，纳米双束产生的断裂增韧机理尚不清楚。近日，沉阳金属学院陆雷教授（通讯作者）发表了最新研究成果“非均质纳米结构316L奥氏体不锈钢与纳米束的断裂行为” “在Acta Materialia。在本文中，研究人员测试了在不同温度和不同塑性应变下退火的纳米孪晶316L不锈钢的断裂韧性，揭示了纳米晶体中纳米晶孪晶对抗损伤的增韧机制，并找到了最合适的热处理工艺。使其强度和韧性达到最佳匹配。图1用于断裂韧性和拉伸试验的试样示意图图2 DPD 316L不锈钢的TEM图像（a）DMD 316L不锈钢截面TEM图像，ε= 1.6（b ）纳米变形孪晶（c）细长纳米双基体图3 DPD 316L不锈钢截面TEM图像，ε= 1.6，在720°退火20 min CFigure 4断裂韧性（a）未处理DPD的载荷 - 位移曲线不同塑性应变下的316L不锈钢（b）DPD 316L不锈钢在不同温度下退火的载荷 - 位移曲线ε= 1.6（c）相应的J-积分 - 裂纹开口曲线如图（a）（d）所示图5（b）中的J积分裂纹开口曲线图5 DPD 316L不锈钢试样断裂面的SEM图像（a）ε= 0.4（b）ε= 1.6（c）ε= 1.6,710℃退火20min图6断口形态分析当（a，b）ε= 1.6时，断裂面两部分断裂（c，d）对应于（a，b）的CLSM图。图7 DPD 316L不锈钢的裂纹尖端外观，ε= 1.6（a）DPD 316L不锈钢裂纹尖端的形态与ε = 1.6（b）图（a）中方框b的放大视图（c）图（a）中方框c的放大图。 8裂纹扩展示意图（a）空位形成和纳米晶体基质中的生长（b）纳米钛束周围的裂纹和纳米孪晶束阻碍裂纹扩展（c）拉伸纳米双束，空位在其尖端成核（d）在距纳米双束一定距离处产生剪切裂缝并最终留下纳米双束（e）凹陷形截面，其中断裂表面是凹凸的。 9断裂韧性和屈服强度曲线总结纳米双股在抑制纳米晶基体中空位的形成和改善力学性能方面起着重要作用。同时，纳米双股可以抑制裂纹扩展并大大提高抗断裂性。通过退火处理，可变粗纳米晶粒转变为再结晶晶粒或再结晶晶粒，所得纳米双晶束可以提高增韧效果。纳米孪晶钢的屈服强度可以达到1 GPa，断裂韧性约为140 MPa m1 / 2.参考：具有纳米束的非均质纳米结构316L奥氏体不锈钢的断裂行为（Acta Materialia，2018，doi.org / 10.1016 / j.actamat.2018.02.065）。
资料来源：Meeyou Carbide