激光定向能量沉积制备B2相强化Fe-16Mn-10Al-5Ni-0.86C轻质钢的微观组织调控与力学性能优化

本文通过激光定向能量沉积（L-DED）技术制备Fe-16Mn-10Al-5Ni-0.86C轻质钢，系统研究热处理对B2相（NiAl型有序BCC）析出行为的影响。研究发现，900°C热处理后B2相（平均尺寸4.58μm）与κ-碳化物（κ-carbide）的协同分布使材料屈服强度达1058.4 MPa，延伸率提升至16.3%，为L-DED工艺在轻质钢高性能化中的应用提供理论指导。

　　

Highlight

基于热力学计算（Thermo-Calc）结果，沉积态Fe-16Mn-10Al-5Ni-0.86C合金在900°C处于FCC+B2两相稳定区，这为后续退火处理设计提供了理论依据。先前研究强调，B2析出相的形貌与分布对轻质钢力学性能具有决定性影响。

Microstructure evolution

通过XRD分析发现，沉积态与热处理（HT-DED）试样主要包含FCC和BCC两相。热处理后在2θ≈30°处出现有序B2相（ordered BCC）的微弱衍射峰（见图3插图）。EBSD分析显示（图4），沉积态试样呈现柱状铁素体与奥氏体晶粒的混合结构，而热处理后B2相在奥氏体晶界与晶内均匀析出，平均尺寸为4.58μm，同时伴随少量纳米级κ-碳化物（κ-carbide）。

Conclusions

本研究证实：

1. 1.

   沉积态试样具有柱状晶与枝晶结构，含FCC基体相、BCC/B2相及微量DO₃析出相；

2. 2.

   热处理通过位错成核机制促进B2相细化析出，显著提升强化效果；

3. 3.

   优化后的材料抗拉强度达1423.5 MPa，延伸率16.3%，性能接近同成分冷轧调质合金水平。

（注：翻译保留原文专业术语如FCC/BCC相、κ-carbide等，并采用"柱状晶""枝晶结构"等材料学术语，通过"位错成核机制"等动态表述增强生动性。）