科研人員制備出高強度和高延展性純鎳薄板

中南大學教授喻海良科研團隊通過深冷軋制和低溫短時退火工藝，成功制備出兼具高強度和高延展性的純鎳薄板，為純金屬材料作為結構材料的應用提供了參考。

傳統上，提高金屬材料強度往往會犧牲其延展性，二者難以兼得。喻海良科研團隊針對鎳在不同的深冷軋制壓下率及隨后的低溫短時退火過程中的微觀組織和力學性能進行深入研究。研究人員以2毫米厚的完全退火N4純鎳板材為原料，在四輥軋機上進行深冷軋制，通過控制不同壓下率（20%、40%、60%、80%）獲得不同應變的試樣，隨后在623K溫度下進行5分鐘的短時退火處理。

實驗結果顯示，深冷軋制小應變退火后的純鎳，屈服強度達607兆帕，均勻伸長率為11.7%；深冷軋制大應變退火后，屈服強度高達990兆帕，均勻伸長率仍有6.4%。這意味著，該工藝使純鎳在強度大幅提升的同時，保持了良好的延展性。

據介紹，研究人員利用多種微觀結構表征技術，深入探究了性能提升的內在機制。高強度得益于深冷軋制過程中的應變硬化，晶粒細化和位錯壁形成也起到明顯強化作用。而高延展性則歸因于拉伸過程中退火孿晶和微剪切帶的出現，它們提高了材料的應變硬化能力。隨著深冷軋制壓下率增加，孿晶寬度逐漸減小，低溫短時退火形成的位錯壁和亞晶界促進了微剪切帶的形成，進一步增強了材料的延展性。

上述成果最近先后發表在中國工程院院刊Engineering和International Journal of Plasticity上。

研究得到了湖南省高新技術產業科技創新引領計劃、中南大學創新驅動計劃和中南大學高性能復雜制造國家重點實驗室研究基金的資助。

相關論文信息：

https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.01.019

https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2025.104241