新材料及其应用

本发明公开了一种超细孪晶梯度结构中锰钢及其制备方法，属于高强钢制备技术领域，所述制备方法包括按照设定的中锰钢成分进行配比、冶炼、浇铸获得钢锭，将所述钢锭依次经锻造、多道热轧、多道冷轧、临界热处理得到钢板，将所述钢板在400～500℃温度范围内进行激光喷丸，得到超细孪晶梯度结构中锰钢。本发明通过激光喷丸在合适的温度区间将孪晶引入中锰钢的微观组织中，使中锰钢的微观组织具有了梯度结构的特性，从而解决了传统制备工艺过程中的“强度和韧性倒置”的难题；本发明利用孪晶效应和梯度结构设计，提高了中锰钢的力学性能，解决了现有中锰钢力学性能进一步提升的瓶颈问题。

中锰钢(3～12wt.％Mn)作为第三代先进高强钢的典型代表，具有铁素体和奥氏体的复相组织，其中奥氏体的体积分数高达20％以上。在一定的临界热处理条件下，该类钢组织中的奥氏体具有良好的机械稳定性，在塑性变形过程中能够发生TRIP(Transformation Induced Plasticity)效应，改善钢的强度和塑性。与传统TRIP钢和Q&P钢相比，中锰钢具有相对优异的力学性能、较低的生产成本和生产工艺简单等优点，获得了科研学者和汽车工业专家的青睐。然而在关于中锰钢性能进一步提升的研究中发现，传统的轧制和冲压技术，很难打破“强度和韧性倒置”的关系，这限制了中锰钢性能的进一步提升。此外，现有中锰钢主要应用在汽车结构件领域，而在其他领域的应用有限。如能实现中锰钢其他的领域的应用，对于中锰钢的发展意义重大。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

孪生变形能显著细化材料的晶粒尺寸，实现强塑性的同步提高，但是目前中锰钢常规的轧制变形为热轧+冷轧，变形机制为滑移和TRIP效应，而对于低碳低锰中锰钢(如Mn含量在7wt.％以下中锰钢)，由于层错能不在孪晶变形区，常规轧制不能产生孪晶变形，其变形机制主要为TRIP效应。层错能是温度的函数，本发明通过成分设计和工艺优化，通过激光喷丸在合适的温度区间将将孪晶引入中锰钢的微观组织中，进而细化中锰钢的微观组织，进一步提升了现有中锰钢的强塑性。

此外，本发明通过激光喷丸在合适的温度区间将孪晶引入中锰钢的微观组织中，使中锰钢的微观组织具有了梯度结构的特性，从而解决了传统制备工艺过程中的“强度和韧性倒置”的难题；本发明利用孪晶效应和梯度结构设计，提高中锰钢的力学性能，解决现有中锰钢力学性能进一步提升的瓶颈问题，对于中锰钢的应用发展具有重要的现实意义。本发明的中锰钢兼具高的强塑积和硬度，不仅可应用于传统的结构件，还可应用于摩擦磨损领域，这将极大的扩大中锰钢的应用范围。此外。本发明中涉及的设备都较为成熟，有利于工业化推广应用。