实现运载工具轻量化对于建设交通强国至关重要。含中、高Al含量的FeMnAlC奥氏体轻质钢具有低密度和高比强度的优点，是新一代轻量化运载工具的理想备选材料。传统的FeMnAlC奥氏体轻质钢通常含有高Al含量(8–12 wt.%)，而Al含量的升高往往会促进有序结构的形成，包括纳米尺度的有序域和κ′碳化物等。这类有序结构的形成可以显著提高强度。但是，高Al轻质钢通常具有较高的层错能，难以产生孪晶诱导塑性（TWIP）效应和相变诱导塑性（TRIP）效应，导致其尽管具有高强度，但是往往呈现出较低的加工硬化能力和塑性。降低Al含量可以降低层错能，并激发TWIP和/或TRIP效应，从而导致加工硬化能力和塑性的提升，但是又会对有序结构的形成起抑制作用，并造成强度的降低。

近日，西北工业大学凝固技术国家重点实验室李金山教授团队提出了一种“降Al增Si”的合金化策略，成功解决了FeMnAlC奥氏体轻质钢“强有序”和“低层错能”难以共存的瓶颈问题，获得了一种新型中铝轻质钢（Fe-21Mn-6Al-1C-xSi）。在固溶态下，这种轻质钢的强度、塑性以及加工硬化能力随Si含量的升高（≤3 wt.%）而同时提升，克服了金属材料中普遍存在的“强度和塑性难以同时提升”的困境。并且，当Si含量为3 wt.%时，经过550 °C时效1小时后该种合金会析出均匀弥散分布的纳米级κ′碳化物，导致其在变形过程中形成均匀分布的滑移带，进而使得其在屈服强度达到900 MPa以上时仍具有超过50%的总延伸率。相关研究成果发表于金属材料领域顶级期刊Acta Materialia 245 (2023) 118611。

凝固技术国家重点实验室的支辉辉博士为该论文的第一作者，李金山教授和赖敏杰教授为共同通讯作者，其他共同作者包括李金山教授团队的硕士生李万民和博士生张恒，以及德国马普钢铁所的Mohamed Elkot和Stoichko Antonov博士。该研究工作得到了国家自然科学基金（No. 52071266, No. 52201141）、重庆市自然科学基金（No. cstc2021jcyj-msxmX1189）以及中国博士后科学基金（No. 2021M702662）的共同资助。

论文链接：

https://authors.elsevier.com/sd/article/S1359-6454(22)00986-7

文案：赖敏杰

责编：王俊杰

审核：蔡利剑