编辑推荐：兼具高强度和高塑性的材料是科学家们一直追求的目标。本文制备了一种异质结构的中锰钢，可在大应变范围内产生持续的TRIP效应，同时配合位错强化、背应力强化等多种强化增韧机制，获得高强度和高塑性。的良好匹配，其屈服强度为 ，抗拉强度为 ，总伸长率为 54.5%。本文的工作为第三代汽车用钢的进一步开发和产业化应用提供了新思路。
如今，安全、节能、环保是汽车技术的三大主题，极大地推动了车身轻量化技术的发展。研发兼具高强度和高塑性的先进汽车钢板已成为科研院所、钢铁行业和汽车制造企业追求的目标。作为典型的第三代汽车用钢，中锰钢引起了国内外学者的广泛关注和研究。但是，当中锰钢的强度超过该强度时，其塑性显着下降，在很大程度上限制了它的进一步开发和应用。
近年来，异质材料作为一种新型结构材料被频繁报道。例如，有学者发现异质层状钛结构可以实现高强度和高塑性的良好匹配。异质材料在一定程度上可以较好地解决传统材料的强塑性“取舍”关系。此外，通过表面机械磨削处理方法在纯铜中获得异质结构，有效提高了材料的强度，同时其塑性得到了很好的保持。基于此，
近日，河北工业大学材料科学与工程学院先进高强钢研究团队采用预制多级奥氏体形核屏障+两相区退火低温回火工艺，制备了多形态、多尺度钢材抗拉强度值，元素不均匀分布的奥氏体。研究了锰钢中含铁素体的异质组织及其异质组织在变形过程中的强化和增韧机理。一篇相关论文发表在和 A 上，标题为“and of a novel Mn Cold-Steel”。论文第一作者为张锡良教授，通讯作者为张锡良教授和石引东副教授。
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本研究选用的材料为普通中锰钢，其成分为：Fe-0.18C-7.8Mn-1.65Al-0.04Ce（wt.%）。冷轧不同小压下率，冷轧后钢板中残余奥氏体含量控制在10%左右，最后对冷轧钢板进行两相区退火和低温回火处理（660℃、680℃和700℃各10分钟，200℃低温回火20分钟，以下简称A66、A68和A70）钢材抗拉强度值，为对比分析，热轧退火钢板经过大冷轧压下量（60%）使奥氏体全部转变为马氏体，然后在680℃退火和低温回火，试样称为CMM。研究结果表明，A68试样的显微组织由奥氏体和铁素体双相组织的多形态（层状、粒状、块状）、多尺度、元素-非均匀分布组成（图1和图1）。图 2）。力学性能测试结果表明，异质结构锰钢的屈服强度为100，抗拉强度为54.5%，总伸长率为54.5%。钢（TWIP钢）级（图3）。总伸长率为54.5%。钢（TWIP钢）级（图3）。总伸长率为54.5%。钢（TWIP钢）级（图3）。
图1（ad）中锰钢各处理工艺的EBSD相图。(e) 奥氏体晶粒形貌数量分布图。(f) 奥氏体晶粒面积分布图
图2 (ad) A68样品显微组织和形貌的TEM图像。(e) 不同形貌奥氏体中Mn元素浓度分布曲线
图 3(a) 中锰钢各处理工艺的力学性能。(b) 异质结构中锰钢与其他先进高强度钢的性能比较
根据LUR试验分析，异质结构中的锰钢（A68试样）具有较高的背应力（最近学者提出了一个新概念，即突变诱导强化HDI），并且随着应变的增加，背应力逐渐增大，研究表明，由于背应力的存在，异质结构（A68）试样的屈服强度最高（图4）。异质结构样品的原位 EBSD 测试（图 5）和不连续 TEM 分析表明，在拉伸的早期阶段（真应变）
图 4 (a) A68 样品的 LUR 曲线。(b)真应力、背应力和背应力分配系数随真应变的变化曲线和(c)不同工艺处理的试样屈服强度计算值与实验值对比
图 5A68 试件原位 EBSD 拉伸试验 (a1-a4) 第一个区域，主要包含块状和粒状晶粒。(b1-b4) 第二个区域，主要包含层状晶粒
综上所述，异质结构中锰钢中不同形态的奥氏体具有不同的稳定性，从而导致在大应变范围内的连续TRIP效应。此外，异质结构引起的位错强化和背应力强化等多种强化和增韧机制的综合作用，最终导致A68样品呈现出高强高塑性的优异性能。本文将异质结构引入中锰钢领域，获得了理想的性能，为第三代汽车钢板的进一步开发和工业应用提供了新思路。
*感谢论文作者团队对本文的大力支持。
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