北科大任学平教授：变形量接近1000%！揭示DP钢超塑性变形机理

　　导读：双相不锈钢以其优异的耐腐蚀性能广泛应用于桥梁建造、海水工程等诸多领域，然而高的加工硬化率使其难以通过常规的冷变形成形。本文利用超塑性成形的方式，成功对3207双相不锈钢进行了变形量接近1000%的超塑性变形。将试样变形段根据界面面积的不同划分为3个变形区域，通过EBSD和TEM等手段分别研究了不同区域的组织演变、变形机理和再结晶机制。这是首次将超塑性变形试样看作不均匀变形物体，对于超塑性变形过程中的组织演变进行研究。
双相不锈钢由于耐腐蚀性能优异，常被用作抵抗海洋环境腐蚀的结构材料。 在双相不锈钢加工的过程中，由于其室温加工硬化率极高，采用常规的冷变形极易产生开裂。因此，相关的研究人员采用超塑性变形的方式在高温、低应变速率条件下进行双相不锈钢的成形。
目前， 有关双相不锈钢超塑性的研究主要集中在前处理工艺参数、变形温度、应变速率等对于双相不锈钢超塑性的影响。在这些研究中，超塑性变形试样的变形段通常被看作均匀变形的材料处理。 有关超塑性变形的机理及其对于再结晶行为的影响尚不清楚。
基于此， 北京科技大学材料科学与工程学院 任学平教授 团队 利用超塑性成形的方式，成功对3207双相不锈钢进行了变形量接近1000%的超塑性变形。研究了超塑性变形后，横截面面积不同的3207双相不锈钢的组织与再结晶行为，相关研究结果以题为“Effect of superplastic deformation on microstructure evolution of 3207 duplex stainless steel”发表在Materials Characterization上。论文的第一作者为北京科技大学材料科学与工程学院博士生 李晶琨。论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1044580319334114 本文首先在温度950 ℃、应变速率1.5×10-3 s-1的条件下实现了双相不锈钢的超塑性变形，变形量接近1000%。之后，通过对于不同变形部位以及夹持端未变形部位的相分布、晶界分布与取向差、几何必须位错密度等分析，将超塑性变形的四个阶段与不同变形部位相联系，阐明了超塑性变形对于3207双相不锈钢组织的影响，并进一步研究了超塑性变形过程中铁素体与奥氏体的再结晶机制。
图1 原材料的表征
图2 拉伸后试样尺寸、硬度与微裂纹的表征
图3 拉伸后不同部位的晶粒尺寸与形貌表征
图4 拉伸后不同部位的晶界图
图5 铁素体与奥氏体中的取向差
图6 拉伸后不同部位的几何必须位错密度
图7 拉伸后不同部位的晶粒TEM形貌
图8 铁素体的ODF图
图9 奥氏体的ODF图
图10 拉伸后不同部位的相分布与相比例
图15 超塑性变形过程组织演变机理 版权声明 ※感谢作者团队的大力支持！