(a) Elektron backscatter diffraction (EBSD) fasbild som visar lamellmikrostrukturen av skiktade austenitkorn inbäddade i tempererad martensitmatris.(b) Dislokationsstrukturerna i martensit som förstorad i transmissionselektronmikroskopi (TEM) bild.(c) TEM-bild som visar förlängningen av dislokationscellstrukturen efter 8 % dragpåkänning. (d) TEM-bild som bekräftar omvandlingen av metastabil austenit till martensit efter 16 % dragpåkänning. Kredit:University of Hong Kong
(Phys.org)—Ett team av forskare från flera institutioner i Kina och Taiwan har utvecklat ett nytt sätt att tillverka stål som ger mer styrka och duktilitet. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , teamet beskriver en del av processen och ingredienserna som gick till att tillverka den nya typen av stål och föreslår möjliga tillämpningar.
Som forskarna noterar, det finns många industriella tillämpningar baserade på stål som kräver en hög grad av hållfasthet och duktilitet (förmågan att dras eller deformeras utan att gå sönder) – den högre graden av båda, desto bättre. Men traditionella ståltillverkningstekniker kräver i allmänhet en avvägning:Mer hållfasthet betyder mindre duktilitet, eller tvärtom. I denna nya ansträngning, forskarna rapporterar att de har hittat en väg kring detta problem.
För att tillverka det nya stålet, forskarna utvecklade en ny teknik som de kallar deformerad och partitionerad (D&P) – de kan inte ge alla detaljer, självklart, eftersom det skulle hindra dem från att dra nytta av vad de har skapat. Men de avslöjar att det tillhör en klass av metall som industrin har definierat som "genombrottsstål, "som är medelstora manganstål som är gjorda med 0,47 procent kol, 10 procent mangan, 0,7 procent vanadin och 2,0 procent aluminium.
De rapporterar också att processen involverar kallvalsning, som följs upp av anlöpning i lågtemperaturmiljö, och att metastabila austenitkorn är inbäddade någonstans i processen – detta, de noterar, hjälper till att behålla formbarheten samtidigt som det tillåter kontrollerade defekter som ger metallen dess styrka. Gruppen hävdar att resultatet är ett stål med en sträckgräns på 2,2 GPa och 16 procent likformig töjning, vilket skulle göra den till den bästa i sin klass. De föreslår att de önskade egenskaperna beror på typen av matris som bildas under valsnings- och härdningsprocessen.
Dragegenskaperna hos det nuvarande banbrytande D&P-stålet jämfört med andra höghållfasta stål, inklusive maråldrat stål, nanotvinnet (NT) stål, släckning och partitionering (Q&P980) stål och tvåfas (DP780) stål. Kredit:University of Hong Kong
Förutom att erbjuda både mer styrka och duktilitet, stålet är också billigare att tillverka än andra stål som används i kritiska applikationer som flygplan och raketer – teamet hävdar att det kan tillverkas för bara en femtedel av kostnaden för andra mer traditionella metoder. De noterar också att processen de utvecklade erbjuder samma önskvärda egenskaper som andra legeringar.
© 2017 Phys.org
