高强度-高塑性异构奥氏体钢的制备工艺与再结晶本构模型创新研究

【编辑推荐】本研究通过冷轧-退火工艺在奥氏体钢中构建双峰晶粒异构组织，突破强度-塑性倒置效应，结合电子背散射衍射（EBSD）和拉伸实验，建立改进的JMAK-XIA再结晶动力学模型，揭示了位错/孪晶密度对再结晶行为的定量调控机制，为高性能异构材料设计提供理论工具。

　　

Highlight

通过冷轧和退火工艺，在奥氏体钢中成功构建了双峰晶粒异构组织，巧妙平衡了高强度与优异塑性的矛盾关系。研究系统分析了50%冷轧（CR50%）和70%冷轧（CR70%）样品在600°C退火5分钟至2小时的微观组织演变、再结晶动力学及力学行为。

Initial Microstructure

电子背散射衍射（EBSD）表征显示：热轧（HR）样品呈现等轴晶（平均粒径26.7 μm），而冷轧后形成沿轧向的纤维状结构。CR50%样品中可见明显的剪切带，CR70%样品则出现更高密度的形变孪晶，为后续退火过程中的异构组织形成奠定基础。

Mechanisms of heterogeneous microstructure and microstructural evolution

退火过程中，再结晶晶粒优先在高应变能区域形核，形成独特的双峰晶粒尺寸分布。这种结构通过背应力强化（back stress）实现强度-塑性协同提升。随着退火时间延长，再结晶晶粒逐渐吞噬变形晶粒，定量分析显示CR50%样品在1小时退火后形成1-5 μm（超细晶）与10-50 μm（粗晶）的双峰分布。

Conclusions

改进的JMAK-XIA模型首次将位错密度和孪晶密度作为再结晶驱动力参数，通过阿夫拉米方程线性回归，建立了微观结构参数与再结晶行为的定量关系。该模型不仅深化了对再结晶动力学的理解，更为材料加工工艺优化提供了精准预测工具。

CRediT authorship contribution statement

作者团队明确分工：刘二康、谭欣负责论文修订，赵友亮参与模型构建，夏敏（通讯作者）主导实验设计与基金统筹，牛康敏提出方法论，何满潮教授提供资源支持。

Declaration of Competing Interest

作者声明无利益冲突。

Acknowledgments

感谢国家磁约束核聚变能研发计划（2019YFE03130002）的资助支持。