预热搅拌摩擦焊高锰钢

强塑积高达62 GPa%

通过预热在熔核区引入较低层错能并激活孪生诱发塑性，解决搅拌摩擦焊高锰钢接头塑性差的问题，同时保持高强度。

Wang, Yuajiang · Guo, Shuqiang · Duan, Ruihai · Luo, Z. A. · Chen, Jun · Ma, Z. · Xie, Guangming

Materials Science & Engineering A: Structural Materials: Properties, Microstructure and Processing 2023

参数信息

强塑积

62 GPa%

强塑积

91.9 GPa%

层错能

47.18 mJ m⁻²

层错能

35.66 mJ m⁻²

位错密度

6.7 × 10¹⁴ m⁻²

技术优势

低温性能更高

在−196 °C下层错能降至35.66 mJ m⁻²，孪生诱发塑性更活跃，强塑积达到91.9 GPa%，远超室温。

塑性明显改善

预热使熔核区位错密度降至6.7×10¹⁴ m⁻²，降低背应力和临界孪生应力，触发位错滑移和孪生诱发塑性协同变形。

强度损失小

预热后屈服强度仅略有降低，归因于位错密度降低和晶粒长大，但整体强塑积大幅提升。

应用场景

• 低温结构材料：在−196 °C下仍保持高强塑积，可用于液化天然气储罐等低温部件。
• 搅拌摩擦焊：提供一种改善搅拌摩擦焊高锰钢接头塑性的预热工艺，可直接用于实际焊接。
• 高强高塑钢：通过层错能调控实现高强塑积，为高锰钢的性能优化提供途径。
• 低温容器：焊后接头在低温下性能优异，可用于制造低温容器的焊接结构。