大湾区大学物质科学学院左小伟课题组与深圳技术大学孔令兵特聘教授、南方科技大学何斌斌副教授、香港理工大学杨许生副教授和焦增宝副教授合作，在相变诱导塑性（TRIP）效应双相不锈钢强韧化机制领域取得新进展。相关研究成果以“Dislocation accumulation-induced strength-ductility synergy in TRIP-aided duplex stainless steel”为题，发表于国际塑性领域顶刊International Journal of Plasticity。
大湾区大学物质科学学院万建全特任研究员（第一作者）、左小伟副教授和深圳技术大学孔令兵特聘教授为论文共同通讯作者，大湾区大学物质科学学院、东莞市先进材料与大科学装置前沿交叉重点实验室和大湾区高等研究院为论文第一通讯单位。本工作得到了广东省自然科学基金和松山湖大科学装置开放课题等的支持。
双相不锈钢具有优良的耐腐蚀性和机械性能，广泛应用于石油、石化和海水淡化等重大基础设施领域。传统的双相不锈钢（如商用级DSS 2101）在延展性方面的表现有限，这导致其成形性较低。因此，开发具有高延展性且能够保持高强度的双相不锈钢具有重要意义。相变诱导塑性(TRIP)机制是同步提高合金材料强塑性的重要手段之一，其决定性因素在于马氏体相变，因此奥氏体稳定性的控制至关重要。适量的马氏体相变速率能使TRIP材料得到最佳的强度-塑性协同效应，然而，马氏体晶粒、位错及其交互作用等对TRIP机制中强度-塑性协同效应的影响机理是发展基于TRIP效应先进合金材料亟待解决的科学问题。
本研究以前期提出的TRIP效应强化的资源节约型Fe-15Cr-2Ni-2Al-10Mn双相不锈钢(DSS)为基础，以Al合金化和热处理为出发点，开发了具有强烈（Intensive）和渐进（Progressive）TRIP效应的不同双相不锈钢，利用北京同步辐射光源结合原位拉伸试验等全面解析TRIP效应的动力学，发现纳米尺度的应变诱导马氏体形成能够引发迅速的强化型位错增殖，显著提升材料的强度，但塑性增加有限；而适当微米尺度的应变诱导马氏体则会导致延迟渐进式的位错增殖，展现出优越的强度-延展性协同效应。由此明确了伴随应变诱导马氏体相变产生的位错增殖是导致不同强度-延展性协同效应的主要原因，这一发现为基于TRIP效应的合金材料强韧化提供了坚实的理论基础。
图1. 1.2Al和1.8Al双相不锈钢不同真应变处的位错强化与真应力-应变曲线及位错诱导的加工硬化率和真应力曲线的加工硬化率
图2. 1.2Al 和 1.8Al双相不锈钢在拉伸断裂过程中的马氏体相变和位错变化
https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2024.104130
课题组专注于先进金属结构材料的研究，目前团队由12名科研核心成员组成，包括特任研究员、博士后、联合培养的博士和硕士生以及访问研究生，聚焦于先进钢铁、高熵合金等基础材料以及机器学习辅助材料设计开发等前沿研究方向。
学院及课题组已投入建设了一系列先进的研究设施，包括金属材料制备与加工平台（激光粉末床熔融3D打印设备、中子衍射环境下高梯度定向凝固设备、高真空电磁悬浮熔炼设备、高真空非自耗熔炼设备、冷热双辊轧制设备等）、材料测试与分析平台（维氏硬度计、多物理场纳米压痕测试系统、万能拉伸试验机、疲劳试验机及DIC等）以及材料计算平台。
诚邀感兴趣的博士后、博士生和硕士生加盟，围绕国家重大需求与东莞产业创新升级开展合作研究。
