近日，北京理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院熊志平等人關(guān)于鋼的團(tuán)簇、納米級析出和強(qiáng)化方面發(fā)表頂刊綜述IF=31.56，重點(diǎn)介紹在從高強(qiáng)度低合金鋼到馬氏體時效鋼的低溫體心立方相（鐵素體，貝氏體-鐵素體和馬氏體）中的團(tuán)簇形成和納米析出；提供了關(guān)于這些特征的形核與長大的實(shí)驗(yàn)和模型數(shù)據(jù)；評估了可能的強(qiáng)化機(jī)制；最后對這些鋼種的未來研究領(lǐng)域和挑戰(zhàn)進(jìn)行了深刻的討論。相關(guān)研究成果以題“Clustering, nano-scale precipitation and strengthening of steels”發(fā)表在材料綜述頂級期刊Progress in Materials Science上。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2020.100764
先進(jìn)結(jié)構(gòu)鋼設(shè)計(jì)的不斷創(chuàng)新對于制造業(yè)，汽車和建筑行業(yè)的未來發(fā)展至關(guān)重要。納米級和原子級下發(fā)生的事件在控制鋼的強(qiáng)度中起著至關(guān)重要的作用。目前，納米析出強(qiáng)化鋼的強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到了1~1.5 GPa。隨著高分辨率掃描透射電子顯微鏡和原子探針斷層掃描等現(xiàn)代表征技術(shù)的應(yīng)用，能夠深入了解溶質(zhì)原子團(tuán)聚和納米析出相形成的機(jī)理，以及它們與位錯的相互作用與強(qiáng)度貢獻(xiàn)比。
這篇綜述著重介紹了當(dāng)前關(guān)于具有bcc/bct基體的鋼鐵和黑色合金中的沉淀和析出現(xiàn)象的知識。在過去約20 – 25年中，該領(lǐng)域取得了令人矚目的進(jìn)步。最新的分析材料表征技術(shù)（例如高分辨率STEM和APT）能夠洞悉原子尺度的排列，并為進(jìn)一步理解從隨機(jī)固溶體到團(tuán)聚體的復(fù)雜演化序列奠定了基礎(chǔ)。毫無疑問，所有這些納米級析出物都在控制各類鋼種的機(jī)械性能，尤其是在屈服強(qiáng)度方面發(fā)揮其特定作用。這就是為什么今后有必要更好地描述強(qiáng)化機(jī)制，特別是團(tuán)簇強(qiáng)化的工作。另外，當(dāng)發(fā)生一種以上的沉淀時，強(qiáng)度得到顯著提高。因此，新鋼成分的設(shè)計(jì)及其加工路線將受益于協(xié)同析出和/或協(xié)同團(tuán)簇的反應(yīng)和它們之間的相互作用以及所產(chǎn)生的單獨(dú)或耦合的強(qiáng)化增量的理解。為此，需要開發(fā)與團(tuán)簇和納米析出物同時發(fā)生的邊緣和螺旋位錯相互作用的新配方。
綜述所述，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)計(jì)算能力的進(jìn)一步提高和第一性原理計(jì)算的應(yīng)用最終將導(dǎo)致縮小實(shí)驗(yàn)觀察到的體積與計(jì)算得出的體積之間的差距。這將使多尺度下（原子，納米，微觀和宏觀）的理論預(yù)測和實(shí)驗(yàn)輸出更加緊密地結(jié)合在一起，從而可以更好地洞察材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能，并為合金設(shè)計(jì)和應(yīng)用的未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
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