高锰奥氏体钢中Portevin-Le Chatelier带动力学的晶粒细化调控：颈缩现象的序贯克服机制

这篇研究通过晶粒细化系统揭示了高锰奥氏体钢（22Mn-0.6C）中Portevin-Le Chatelier（PLC）带的动态行为。结合数字图像相关（DIC）技术和原位同步辐射X射线衍射（XRD），首次量化了PLC带传播过程中的局部应变硬化率，发现超细晶（UFG）试样通过更高的位错增殖和层错形成能力，实现了更均匀的变形和更弱的早期锯齿效应。

　　

亮点

本研究首次通过晶粒细化揭示了高锰奥氏体钢中Portevin-Le Chatelier（PLC）带的完整动力学过程。超细晶（UFG）试样在变形早期表现出独特的弱锯齿效应，这与其局部高应变硬化能力密切相关。

结论

通过系统分析22Mn-0.6C钢的锯齿行为，发现晶粒细化显著改变了PLC带的动态特性：

1. 1.

   平均晶粒尺寸从8.4 μm（粗晶，CG）细化至0.82 μm（UFG）后，PLC带内的局部变形降低，而带外变形增强，整体变形更均匀。

2. 2.

   原位同步辐射XRD与DIC联用技术首次证实：颈缩会周期性触发，但很快被PLC带传播过程中的高应变硬化所克服——这归因于位错的局域增殖和层错的形成。

3. 3.

   UFG试样表现出更强的局部应变硬化能力，这与其更高的位错密度和层错概率直接相关。晶粒细化通过这种机制实现了更均匀的变形行为，从而减弱了早期锯齿效应。

材料

实验采用22Mn-0.6C（wt%）钢，通过多道次冷轧和退火工艺（盐浴600°C/600s）成功制备了晶粒尺寸从0.82到8.4 μm的系列样品。最终退火条件调控获得了具有完全再结晶组织的CG和UFG试样。

拉伸前显微组织

SEM背散射图像显示：UFG（0.82 μm）和CG（8.4 μm）试样分别作为晶粒细化的两个极端代表。所有试样均呈现典型的奥氏体单相组织，为后续变形机制研究提供了理想模型。