導讀：通過納米結構設計已經成功獲得穩定的納米沉淀，但納米沉淀的數量密度很難再進一步增加。有研究人員試圖通過引入高效成核位點（例如位錯）來提高數密度。然而，對于位錯對成核勢壘最小的相干納米沉淀物的成核和生長的影響仍然存在爭議。本文研究了一種典型的共格納米沉淀物——HSLA 鋼中富銅的納米沉淀物。通過分析計算和實驗相結合，發現位錯對一定密度范圍內大量富銅納米沉淀物的形成是有害的。位錯不足會剝奪溶質原子，這些原子會減少均質沉淀，而異質沉淀的增加無法彌補這一點。通過控制位錯密度，與傳統的固溶淬火工藝相比，屈服強度提高了24%，而延展性沒有明顯損失。這項工作將有助于優化充分利用納米沉淀強化效應的組成和加工路線。

近年來，沉淀強化策略被用于開發具有高沖擊韌性、良好的耐腐蝕性和可焊性以及低成本的高強度低合金（HSLA）鋼，在民用基礎設施、交通和國防等領域得到了廣泛的結構應用。通過納米沉淀強化遇到的缺點是納米沉淀具有很高的粗化趨勢，這會降低數密度并增加平均尺寸。在一定的結構或類型下，除非增加合金含量，否則不能增加時效峰（達到峰值硬度的時間）處納米析出物的數量密度。合金含量的增加會導致尺寸變大、成本增加、新相不理想等一系列問題。

為了滿足人們在前所未有的環境挑戰下對超高強度金屬日益增長的需求，最大化析出強化的方法值得思考探索。因此，南京理工大學研究人員們將研究的重點放在深入了解位錯對富銅納米析出物形成和結構轉變機制的影響上。通過控制位錯密度，與傳統的固溶淬火工藝相比，屈服強度提高了24%，而延展性沒有明顯損失。這項工作將有助于優化充分利用納米沉淀強化效應的組成和加工路線。相關研究成果以題為“Control of dislocation density maximizing precipitation strengthening effect”發表在材料學頂刊Journal of Materials Science & Technology上。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmst.2022.03.010

具有相當高位錯密度的馬氏體鋼不適合通過冷變形進一步增加位錯密度。因此，研究者們嘗試著通過對馬氏體分數較少的熱軋鋼進行冷變形，以及通過固溶后緩慢冷卻來改變位錯密度。采用傳統固溶淬火時效處理的參考鋼進行比較。結果表明，這些樣品在降水和結構轉變方面的行為存在顯著差異，本文詳細討論了其原因。

圖 1。熱處理對時效前后屈服強度 (YS) 和拉伸強度 (TS) 的影響。

圖 2。不同熱處理的選擇性工程應力-應變曲線。

圖 3。IPF疊加不同熱處理的晶界圖

在變形和馬氏體相變過程中會產生大量位錯。這些位錯可能起到三重作用。首先，位錯作為異質成核位點和快速管道擴散路徑，從而對富銅納米沉淀物的成核和生長產生強烈影響。二是移動位錯受到現有位錯網絡的阻礙，導致長程力和加工硬化效應。第三是變形過程中位錯和納米析出物之間的相互作用。因此，評估每次熱處理中的位錯密度至關重要。

圖 4。不同熱處理的 TEM 顯微照片

圖 5。（a）圖4（b）中箭頭納米沉淀物的EDS分析，（b）圖4（c）中箭頭納米沉淀物，（c）圖4（d）中納米沉淀物。

圖 6。時效樣品的 TEM 顯微照片

圖 7。不同熱處理下富銅納米析出物的尺寸分布

圖 8。不同直徑富銅析出物的IFFT圖像

圖 9。在不同熱處理中具有 bcc（紅色）、9R（綠色）、3R（藍色）和 fcc（黑色）結構的富銅納米沉淀物的數量分數