金屬材料的強韌性良好結合一直以來是材料領域的追求目標，但由于材料強度—塑性的本征矛盾，這一目標難以在單一金屬中實現。近日，廣東省科學院智能制造研究所研究員畢貴軍聯合新加坡制造技術研究院科研人員，通過激光輔助增材制造獲得空間異質結構高強鋼。相關研究發表于《國際機床與制造》。
近年來，研究發現異質結構材料可以有效調節強度與塑性，表現出了很高的潛力。異質結構材料中的粗晶/軟相和細晶/硬相會形成“軟”和“硬”不同的區域；這些異質區在材料變形過程中，形成不均勻變形，在軟區形成背應力，在硬區形成前應力，它們共同導致異質變形誘導（HDI）強化效應，同時保持良好的延展性。
研究人員通過激光輔助增材制造（LAAM），采用非層狀空間結構沉積AISI 420不鏽鋼和C300馬氏體時效鋼結合的異質結構高強鋼，大大改善了材料的整體性能。研究人員獲得的空間異質結構高強鋼具有約1.6GPa的高抗拉強度和8.1%的斷裂延伸率，具有良好的強度—延性組合，且強度遠遠高于片層狀異質結構材料。通過對該材料力學性能的多尺度評價，發現空間異質結構高強鋼的優異性能源自于材料混合規則效應（ROM）和異質變形誘發強化效應（HDIS）。
“研究表明，使用LAAM技術可開發具有空間結構、性能可調的異質結構材料。”該論文第一通訊作者畢貴軍表示，該研究工作得到了廣東省科學院建設國內一流研究機構行動專項資金項目資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2021.103817