论文标题：Achieving High Strength and Tensile Ductility in Pure Nickel by Cryorolling with Subsequent Low-Temperature Short-Time Annealing

期刊：Engineering

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

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中南大学喻海良教授团队在中国工程院院刊《Engineering》发表题为 “Achieving High Strength and Tensile Ductility in Pure Nickel by Cryorolling with Subsequent Low-Temperature Short-Time Annealing”（深冷轧制和低温短时退火实现纯镍高强度和高延展性） 的研究性文章。该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。

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。中南大学科研团队致力于打破这一困境，他们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 mm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623 K温度下进行5分钟的短时退火处理。

图1. （a）实验工艺流程示意图；（b）材料初始状态 SEM 图像；（c）拉伸试验样品的尺寸。CR0：初始板材；CR2、CR4、CR6 和 CR8：深冷轧制压下率分别为 20%、40%、60% 和 80% 的试样。

实验结果令人瞩目。深冷轧制小应变（ε = 0.22）退火后的纯镍，屈服强度达607 MPa，均匀伸长率为11.7%；深冷轧制大应变（ε = 1.6) 退火后，屈服强度高达990 MPa，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。

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。

该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。这些支持为研究的顺利开展提供了有力保障，助力科研团队取得这一重要成果。

文章信息：

Achieving High Strength and Tensile Ductility in Pure Nickel by Cryorolling with Subsequent Low-Temperature Short-Time Annealing

深冷轧制和低温短时退火实现纯镍高强度和高延展性

作者：

李智德, 顾昊, 罗开广, Charlie Kong, 喻海良*

引用信息：

Zhide Li, Hao Gu, Kaiguang Luo, Charlie Kong, Hailiang Yu. Achieving High Strength and Tensile Ductility in Pure Nickel by Cryorolling with Subsequent Low-Temperature Short-Time Annealing. Engineering, 2024, 33(2): 190–203

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

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