近日，吕昭平教授团队与英国谢菲尔德大学、美国国家标准与技术研究院及泰斯研究公司、郑州大学等国内外科研机构合作，首次通过调控共格无序析出适时且持续的钉扎再结晶晶界迁移，获得了具有高热稳定性的超细晶TWIP钢，强度及加工硬化同时提升，据此研发出一种仅通过简单轧制和退火工艺即可获得高性能超细晶钢的工业化晶粒细化技术。该项超细晶高强钢研究的重要突破于2021年2月10日以“Facile route to bulk ultrafine-grain steels for high strength and ductility”为题在国际顶级学术刊物《Nature》上发表。

开发性能优异并适合大规模生产的新型高强钢可以实现交通装备的轻型化，具有巨大的市场需求。而孪晶钢因其具有优异的成形性能、抗拉强度和均匀延展性，从而成为汽车轻型化设计的首选材料，但低的屈服强度严重制约工程应用。传统的细晶强化方法生产成本高、样品尺寸小，而且细晶材料中通常含有高密度位错、空位等晶体缺陷，大大降低其均匀延展性，很难实现规模化生产。

为解决超细晶奥氏体钢的规模化制备的技术问题，研发了一种新型晶粒细化技术：即通过微量Cu合金化，在再结晶过程中实现超细再结晶晶粒内部快速、大量共格无序析出，通过强烈而持续的Zener钉扎抑制超细再结晶晶粒长大，从而实现工业化条件下获得超细晶TWIP。该技术通过影响局部层错能细化了超细晶TWIP钢的机械孪晶，而晶内无序析出几乎不钉扎位错移动，从而在细化晶粒的同时进一步提升了TWIP钢加工硬化能力。通过这一技术所得到的超细晶钢屈服强度达到710MPa，抗拉强度高达2000MPa，同时均匀真应变超过了45%。该项技术具有一定的普适性，对其他合金体系的晶粒细化具有一定指导意义。