圖1：預應變試樣的強度與缺陷演變。(a)真應力-真應變曲線；(b)XRD圖譜；(c)(200)奧氏體峰演變；(d)奧氏體位錯密度-預應變曲線。

圖2.(a-e)通過ECCI表征的微觀亞結(jié)構(gòu)演變；(f)滑移帶間距的小提琴統(tǒng)計圖。

在探究了預應變下微觀亞結(jié)構(gòu)的演變規(guī)律后，文章進一步從Ms和最終馬氏體轉(zhuǎn)變量的角度探究了導致奧氏體熱穩(wěn)定轉(zhuǎn)變的主要根源。預應變總是導致奧氏體失穩(wěn)，并且較高預應變導致奧氏體失穩(wěn)略微減小（如圖3c）。圖3d表明馬氏體最終相變量隨預應變增加達到峰值后大幅下降。這暗示了盡管奧氏體失穩(wěn)，但必定有競爭因素抑制了馬氏體轉(zhuǎn)變。

圖3.馬氏體轉(zhuǎn)變特征。(a)連續(xù)冷處理過程中馬氏體體積分數(shù)變化；(b) 連續(xù)冷處理過程中馬氏體轉(zhuǎn)變速率；(c)和(d)Ms和最終馬氏體轉(zhuǎn)變量。

本文再次證明了滑移帶可以為馬氏體相變提供形核位點（圖4藍色方框），這是低預應變導致奧氏體失穩(wěn)的原因。圖4微觀組織結(jié)構(gòu)表明P3樣品馬氏體占據(jù)了整個奧氏體晶粒，而P13樣品馬氏體僅分布于上半部分，并且高預應變下馬氏體板條寬度降低，這都表明滑移帶對馬氏體生長產(chǎn)生了一定的阻礙。總之，奧氏體熱穩(wěn)定性從失穩(wěn)到穩(wěn)定的轉(zhuǎn)變歸因于缺陷密度與滑移帶間距的競爭。

圖4.冷處理后的微觀結(jié)構(gòu)(a-c: PS-3, d-f: PS-13)。(a)和(d)表面形貌；(b)和(e) α’ IPF Z和背景對比圖；(c)和(f)馬氏體塊寬度統(tǒng)計分布圖。

文章首次提出了預應變強化了馬氏體的變體選擇新觀點。馬氏體的變體數(shù)量與預應變量呈負相關(guān)，這主要歸因于慣習面與滑移面幾乎平行的變體更容易形成。馬氏體形核后的生長會被相鄰的滑移帶阻止，只有首選的變體生長阻較小。該情況類似于奧氏體晶粒細化，當奧氏體晶粒尺寸減小時，變體的數(shù)量隨之減少。變體選擇能有效增加轉(zhuǎn)變過程中的彈性應變能，這揭示了較高預應變減低Ms的原因。

圖5.不同預應變樣品冷處理后的馬氏體變體選擇行為。(a)、(b)和(c) α’ IPF Z和背景對比圖；(d)、(e)和(f) 各變體的體積分布圖。

綜上所述，本文通過精細的表征手段定量化實驗將馬氏體尺寸與變形誘發(fā)缺陷的特征聯(lián)系起來，證明了奧氏體的熱穩(wěn)定性轉(zhuǎn)變來源于缺陷密度與滑移帶間距的競爭效應。這一研究成果對指導利用材料成型工藝調(diào)整奧氏體內(nèi)部缺陷，實現(xiàn)對奧氏體熱穩(wěn)定性的主動調(diào)控，保證低溫服役AHSS的組織需求，優(yōu)化低溫環(huán)境服役AHSS的綜合性能具有重要意義。

本論文研究得到了國家自然科學基金（52101133和52071066）、中央高校基本科研業(yè)務費（N2107005）、中國博士后科學基金（2022M710627）的資助。

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