近日,我校张中武教授团队成功研发了一种具有框架显微结构的新型马氏体/奥氏体双相钢,该钢实现了强度和塑性的双倍协同提高,攻克了金属材料强塑性难以同时兼得的问题,在汽车、船舶与海洋工程以及桥梁等基础设施建设方面有着广阔的应用前景。团队的相关理论成果在力学领域的国际高水平的期刊《国际塑性学报》(《International Journal of Plasticity》)上在线发表了题为《新型奥氏体-马氏体双相钢的力学性能和变现机制研究》(《Mechanical properties and deformation mechanisms of a novel austenite-martensite dual phase steel》)的论文,并获得授权发明专利。
传统的材料设计方法往往在提高强度的同时损耗其塑性,难以实现两者兼得,双相结构设计在一定程度上可以改善上述问题。在双相材料设计中,当进一步增强硬相提高双相材料的强度时,裂纹极易在双相界面处萌生,损害材料塑性,制约着高强度高塑性材料的研发。
该团队创新性地提出了一条反常规的设计方法,通过巧妙的成分和工艺设计发明了一种新型马氏体/奥氏体双相钢。该发明通过进一步提高硬相的强度,即时效马氏体,并利用双相钢中的硬相控制塑性变形获得了显微框架结构,通过这种显微结构优化设计成功实现了新型双相钢强度和塑性的协同提高。利用背散射电子衍射、透射电子显微镜以及中子原位衍射等技术证实了这种显微框架结构并阐明了其变形机制。这一研究不仅发明了一种新型马氏体/奥氏体双相钢,也为新型双相合金的设计提供了一种新的思路和方法。
该研究获得了国家自然科学基金和黑龙江省杰出青年科学基金的支持,中国工程物理研究院绵阳反应堆原位中子衍射技术也为该新型双相钢变形机理研究提供了技术保障。
张中武教授团队瞄准国家重大需求,结合学校办学特色,形成了船海核金属材料研究方向,团队在工程材料开发和应用中提炼科学问题并进行深入系统研究,部分研究成果在鞍钢集团和南钢股份有限公司等企业实现产业化生产。