超塑性合金是指那些具有超塑性的金属材料。所谓超塑性,是当金属在适当的温度下变得像软糖一样柔软,而且其应变速度为每秒10毫米时产生300%以上的延伸率,这样奇特的现象称之为超塑性。到目前为止,大多数关于超塑性的研究是在有色金属材料上进行,如Zn4,5,6,Ni7,8,Al9,10和Ti11,12合金等。但由于材料成本高(Ni和Ti合金)和超塑性成型(Zn和Al合金)的强度不足,它们不适于批量生产和高强度应用。中锰钢(MMS)在冷轧后和600-900℃的温度下进行临界退火,所得铁素体和奥氏体两相均具有超细等轴晶粒,具有优异的超塑性。近日,有学者研发出一种新型超塑性中锰钢(MMS),适用于批量生产具有复杂形状和高强度的零件,为超塑性合金的工业化应用指明了前景。
【成果简介】
近日,韩国延世大学Young-Kook-Lee(通讯作者)在Nat.Commun.上发布了一篇关于中锰钢的文章,题为“Superplasticity in a lean Fe-Mn-Al steel”。作者研发了一种新型超塑性中锰钢,解决了传统超塑性合金成本高昂、制造工艺复杂和强度低等缺点。研究结果表明,中锰钢有着成本低,制造工艺简单等优点,同时其超细的晶粒为超塑性的实现提供了条件。通过常规的冷轧,中锰钢在850℃下具有超过1300%的优异延展性,拥有广阔的应用前景。
【图片导读】
图1 中锰钢在850℃下的拉伸性能
(a) 拉伸式样断裂后的图像;
(b) 不同应变速率下的工程应力应变曲线;
(c) 初始应变速率与真实应力关系图。
图2 样品SEM-EBSD图像
(a) 拉伸前的式样;
(b) 拉伸后的式样;
(c) 拉伸前后式样中Mn和Al浓度分布。
图3 中锰钢和双相不锈钢的真实应力—应变曲线
(a) Fe-6.6Mn-2.3Al钢;
(b) Fe-7Mn-0.05C钢和高合金双相不锈钢。
图4 各类超塑性合金拉伸变形参数图
(a) 拉伸变形温度超过熔化温度的应变速率图;
(b) 各类超塑性合金材料成本的比较。
【小结】
这篇文章介绍了一种新型中锰钢,与传统超塑性合金复杂的热加工处理不同,MMS通过简单的热轧和冷轧工艺来制造;同时其成本远低于当前的镍合金与钛合金。
当初始应变速率为1.0×10-3s-1时,即使在低至650℃的温度下MMS也达到了超过400%的伸长率,而与之相比具有α和γ相的传统超塑性合金仅在高于800℃的温度下才显示出超塑性。
来源:材料人网