科研人员制备出高强度和高延展性纯镍薄板
科研人员制备出高强度和高延展性纯镍薄板
中南大学教授喻海良科研团队通过深冷轧制和低温短时退火工艺，成功制备出兼具高强度和高延展性的纯镍薄板，为纯金属材料作为结构材料的应用提供了参考。
喻海良（最右）指导团队开展轧制实验。受访者 供图 ?
传统上，提高金属材料强度往往会牺牲其延展性，二者难以兼得。喻海良科研团队针对镍在不同的深冷轧制压下率及随后的低温短时退火过程中的微观组织和力学性能进行深入研究。研究人员以2毫米厚的完全退火N4纯镍板材为原料，在四辊轧机上进行深冷轧制，通过控制不同压下率（20%、40%、60%、80%）获得不同应变的试样，随后在623K温度下进行5分钟的短时退火处理。
实验结果显示，深冷轧制小应变退火后的纯镍，屈服强度达607兆帕，均匀伸长率为11.7%；深冷轧制大应变退火后，屈服强度高达990兆帕，均匀伸长率仍有6.4%。这意味着，该工艺使纯镍在强度大幅提升的同时，保持了良好的延展性。
据介绍，研究人员利用多种微观结构表征技术，深入探究了性能提升的内在机制。高强度得益于深冷轧制过程中的应变硬化，晶粒细化和位错壁形成也起到明显强化作用。而高延展性则归因于拉伸过程中退火孪晶和微剪切带的出现，它们提高了材料的应变硬化能力。随着深冷轧制压下率增加，孪晶宽度逐渐减小，低温短时退火形成的位错壁和亚晶界促进了微剪切带的形成，进一步增强了材料的延展性。
上述成果最近先后发表在中国工程院院刊Engineering和International Journal of Plasticity上。
研究得到了湖南省高新技术产业科技创新引领计划、中南大学创新驱动计划和中南大学高性能复杂制造国家重点实验室研究基金的资助。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.01.019
https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2025.104241