Nat. Commun. ：迈向商业化-新型超塑性中锰钢

【引言】

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。

文献链接：Superplasticity in a lean Fe-Mn-Al steel (Nat.Commun.,  2017 ,  DOI: 1 10.1038/s41467-017-00814-y）

本文由材料人编辑部金属学术组金晨供稿，材料牛编辑整理。

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