【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近期，東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室劉振宇教授團(tuán)隊(duì)在材料學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊Advanced Functional Materials上以“A Novel B2 Precipitate Gives High Strength and High Impact Toughness to Bcc-Structured Cryogenic Steels”為題發(fā)表最新研究成果。該研究發(fā)現(xiàn)了一種新型富鉬B2納米析出相，使77K(-196°C)極低溫環(huán)境下的鋼材在高強(qiáng)度和高韌性間取得了平衡，為清潔能源極低溫用鋼鐵材料的組織設(shè)計(jì)開(kāi)辟了新思路。
 

　　液化天然氣(Liquified natural gas, LNG)等清潔能源的輸運(yùn)和儲(chǔ)存都在極低溫條件下運(yùn)行。隨著能源工程的超大型化(LNG儲(chǔ)罐容積高達(dá) 27萬(wàn)m³)，為保證其安全運(yùn)行，鋼材不僅需要高強(qiáng)度，同時(shí)還需要在77K極低溫條件下具有優(yōu)異的沖擊韌性。長(zhǎng)期以來(lái)，在體心立方(Bcc)結(jié)構(gòu)鋼中添加大量貴重Ni元素(如9Ni 鋼)被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)上述嚴(yán)苛性能要求的唯一途徑。如何創(chuàng)新強(qiáng)韌化方法，通過(guò)新型組織設(shè)計(jì)降低9Ni鋼生產(chǎn)成本，是國(guó)內(nèi)外低溫鋼研究的前沿領(lǐng)域。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)出一種含6.5%Ni-0.2%Mo的新型6.5NiMo鋼，并制備出大量高密度納米級(jí)B2析出相(圖1)。通常認(rèn)為，B2析出相雖具有較好的析出強(qiáng)化效果，但在極低溫載荷沖擊條件下極易發(fā)生脆性斷裂。研究團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)，Mo富集的B2納米析出相不僅與鋼基體完全共格，且可在極低溫度下發(fā)生塑性變形，在保持鋼材高強(qiáng)度的同時(shí)，顯著提升其極低溫韌性。該研究突破了析出強(qiáng)化鋼常見(jiàn)的強(qiáng)度—韌性難以兼顧的瓶頸，使6.5NiMo鋼在極低溫環(huán)境下的表現(xiàn)比肩傳統(tǒng)9Ni鋼(圖2)，同時(shí)大幅降低了昂貴Ni元素用量，降低了生產(chǎn)成本。
 

　　目前，已在工業(yè)條件下制造出6mm~50mm厚的6.5NiMo鋼板，并成功應(yīng)用于船用LNG儲(chǔ)罐及其他大型低溫儲(chǔ)罐的建造。該研究為鋼鐵材料強(qiáng)韌化提供了新途徑，對(duì)推動(dòng)綠色化高性能清潔能源用鋼鐵材料的制備和應(yīng)用具有重要理論意義與實(shí)用價(jià)值。
 

　　軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室陳其源博士后、唐帥教授和張維娜副研究員為該論文共同第一作者，東北大學(xué)為第一完成單位。
 

圖1 新型納米B2析出相的TEM表征