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金屬頂刊《Acta》：優(yōu)異抗裂性纖維雙相（DP）鋼！

2021-02-24 11:23:33 作者：本網(wǎng)整理來(lái)源：材料學(xué)網(wǎng)微信公眾號(hào) 分享至：

導(dǎo)讀：本文發(fā)現(xiàn)與等軸組織相比，具有“托馬斯纖維”型片狀馬氏體形態(tài)的DP鋼具有更大的抗裂性。薄板的開(kāi)裂涉及到裂紋尖端頸縮和材料斷裂所需的復(fù)雜工作，較好的抗裂性是由于晶片在變形時(shí)的排列和其較小的尺寸導(dǎo)致其具有顯著的抗損傷形核能力。這一發(fā)現(xiàn)為在不影響強(qiáng)度或改變化學(xué)成分的情況下優(yōu)化DP鋼的斷裂韌性提供了一條新途徑。

長(zhǎng)期以來(lái)，雙相（DP）鋼因其優(yōu)異的機(jī)械性能而一直用于汽車(chē)行業(yè)。韌性和延展性之間的良好結(jié)合源于延性鐵素體（α）和硬質(zhì)馬氏體（α‘）的適當(dāng)組合。然而，許多DP鋼的斷裂韌性有限，需要更高的抗裂性以改善可成形性并進(jìn)一步改善某些關(guān)鍵DP組件的結(jié)構(gòu)性能。因此，開(kāi)發(fā)具有增強(qiáng)抗裂性但又保持高強(qiáng)度-延性平衡的DP鋼是很有意義的。

最近，對(duì)纖維狀DP鋼（也稱(chēng)為“ Thomas纖維” DP鋼）進(jìn)行了重新研究，證實(shí)了其優(yōu)異的強(qiáng)度和延展率，但與傳統(tǒng)的DP鋼相比，其抗裂性也令人矚目。

在此，比利時(shí)魯汶大學(xué)Thomas Pardoen教授研究了以薄板形式存在的“托馬斯纖維”DP鋼的抗裂性，并與等軸DP鋼以及一些厚板的結(jié)果進(jìn)行比較。闡明了“托馬斯纖維”與等軸DP鋼之間的關(guān)系。發(fā)現(xiàn)片狀組織的微觀結(jié)構(gòu)顯示出比相應(yīng)的等軸晶大50%的抗斷裂能力?？归_(kāi)裂性能取決于板材厚度和馬氏體體積分?jǐn)?shù)。對(duì)于薄板，很大一部分?jǐn)嗔涯苁怯闪鸭y尖端縮頸引起的。相關(guān)研究成果以題“Outstanding cracking resistance of fibrous dual phase steels”發(fā)表在金屬頂刊Acta Materialia上

論文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S135964542100080X

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較高的斷裂韌性可以與片狀組織的較大斷裂應(yīng)變直接相關(guān)。實(shí)際上，斷裂應(yīng)力與斷裂應(yīng)變成比例，并且對(duì)于不同的微結(jié)構(gòu)而言，關(guān)于特征空隙間距沒(méi)有發(fā)現(xiàn)顯著差異。

圖1. 等軸（a）和“托馬斯纖維”（c）微觀結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行相應(yīng)的熱處理（b）和（d）

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圖3. 基于2D SEM顯微照片的3D重建“ Thomas纖維”微結(jié)構(gòu)中存在的馬氏體形態(tài)。

圖4. DENT樣品的示意圖，其中有擴(kuò)散性塑料區(qū)（DPZ）和斷裂過(guò)程區(qū)（FPZ）的圖示（a）EWF方法的圖示（b）（由參考文獻(xiàn)[27]啟發(fā)而來(lái)）。

圖5.擴(kuò)孔測(cè)試配置。

圖6. 破碎的單軸拉伸和DENT試樣中的損傷表征程序示意圖。

片狀組織的較大斷裂應(yīng)變主要源自空隙的成核推遲和空隙生長(zhǎng)減少，從而導(dǎo)致較小的空隙體積分?jǐn)?shù)。馬氏體薄片具有良好的抗斷裂能力，這可能是由于其尺寸較小，并且在大變形時(shí)馬氏體顆粒沿主加載方向排列。更好的抗裂性導(dǎo)致通過(guò)孔膨脹試驗(yàn)測(cè)量的拉伸翻邊性得到改善，證明了片狀DP鋼對(duì)成形操作的作用。

圖7.（a）直至斷裂點(diǎn)的薄板情況下不同組織的實(shí)驗(yàn)真實(shí)應(yīng)力-真實(shí)應(yīng)變曲線；（b）可放大至縮頸的薄板，以及（c）厚板（數(shù)據(jù)來(lái)自[13]）。在（a）中，粗實(shí)線表示1毫米厚的紙張，虛線表示2毫米厚的紙張。