能源、交通和结构应用材料优化的关键亚博网站下载

机械冶金可以定义为合金的机械行为、生产合金的工艺和从原子到宏观层次的底层结构之间的界面。由于机械冶金学与金属断裂和变形的关系最为密切，其分支领域的发展很大程度上是因为一些灾难性的失败，如凡尔赛火车碰撞(疲劳)、泰坦尼克号的解体(韧性)和沉没的自由之船(断裂力学)。最近，为了应对能源和运输等领域的挑战，机械冶金也在不断发展。这篇简短的文章集中在机械冶金的未来机会的例子，但该领域的历史背景在许多来源被处理^{1 - 5}．

先进高强度钢(AHSS)的新一代钢是显微结构工程实现特定力学性能的一个很好的例子。这些合金,包括双相(DP)和相变诱导塑性(旅行)钢的强度和成型性能组合优于前一代钢,所以他们正在实施更广泛的为汽车行业汽车车身壁板、梁门,和身体支柱以及其他潜在的应用。由于这些材料比上一代钢更亚博网站下载坚固，它们可以使用更小的截面厚度，以减少车辆的重量和更大的燃油经济性。

DP钢由铁素体(相对较软)和马氏体(相对较硬)组成，每个相的形态、体积分数和成分都可以定制，以实现不同的强度和延展性组合。TRIP钢含有含有不同数量的残余奥氏体、马氏体和贝氏体的前共析铁素体(图1)。TRIP钢的力学行为在很大程度上取决于加载过程中残余奥氏体的稳定性和向马氏体的转变。有许多变体组合、处理和微结构的DP和旅行钢机械冶金家可以使用优化力学性能(图2)。然而,由于这些钢的复杂性,还有很多东西要被理解等领域的损伤演化,疲劳行为,焊缝力学行为⁶．

图1．TRIP 780钢的热着色蚀刻显微照片。米色和橙色区域为铁素体，蓝色区域为马氏体，深蓝色/紫色区域为残余奥氏体6．

图2．工程应力与工程应变曲线的低碳钢与几种不同类型的AHSS比较。本文讨论了TRIP钢和DP钢。TWIP钢依靠机械孪晶实现大量变形，而M220是一种低塑性马氏体薄板钢7．

机械冶金得益于表征机械响应和微观结构的新工具的出现。通过电子背散射衍射(EBSD)成像，可以研究局部晶粒取向或整体织构对力学行为的影响。图3显示了逆问题的EBSD图像，即在热变形过程中施加的机械载荷影响镍基高温合金的晶粒再结晶行为⁸．其他工具，如具有先进控制和测量能力的热机械加工模拟器⁹、纳米压头、原子力显微镜¹⁰、电子显微镜、中子衍射仪等现场机械测试装置¹¹，以及高应变率测试设备¹²使许多先进的机械冶金研究能够阐明在微观或宏观水平上的物理行为，直到最近才能够实现。

图3。部分再结晶Inconel 945的EBSD反极图。Inconel 945是一种镍基高温合金，用于暴露在腐蚀环境中的管道。小晶粒为再结晶晶粒，大晶粒已变形但尚未再结晶。可以从EBSD数据中提取晶粒尺寸、织构和边界取向偏差数据，以帮助阐明模拟锻造实践的热变形过程中的再结晶机制(图片由S.P. Coryell提供)。

总而言之，机械冶金是一个机遇不断扩大的领域，因为新的工具可以用来探索机械行为，而且随着交通和能源行业寻求变得更高效，先进材料的发展也有机会。亚博网站下载

参考文献

1. 《机械冶金》，第3版。纽约:麦格劳-希尔出版社，1986。
2. 马志刚，李志刚，等，材料力学行为，第2版/马克André。亚博网站下载剑桥:剑桥大学出版社，2009。
3. 《材料的力学行为》，第2版，国际教育版，波士顿，马萨诸塞州。亚博网站下载；伦敦:麦格劳希尔出版社，2000年出版。
4. 《材料力学行为:变形、断裂和疲劳的工程方法》，第3版，上马鞍河，NJ:皮尔森亚博网站下载普伦tice Hall;伦敦:培生教育，2007。
5. H. Petroski，工程师是人:失败在成功设计中的作用。纽约，纽约:圣马丁出版社，1985。
6. 刘志强，刘志强。，“高级高强度钢的焊接性、加工、显微组织和力学行为关系”，《中国机械工程学会学报》，2010年8月，2010年。
7. J. Ronevich，“氢在高级高强度钢中的脆化”，硕士，冶金与材料工程，科罗拉多矿业学院，Golden, 2009。亚博网站下载
8. 王志强，“高温合金在高温变形过程中的流动行为”，载于《TMS 2010补充论文集》第1卷，西雅图，华盛顿，2010，第291-298页。
9. “动态系统有限公司”,www.gleeble.com2010.
10. 李志刚，“多晶铜在疲劳过程中表面变形演变的AFM表征”，《材料学报》，vol. 49, pp. 3755-3765, 2001年10月。
11. 王志强，“铀与铌的单轴拉伸变形:变形孪晶的中子衍射研究”，国立中山大学材料科学与工程学院学报，vol. 32, pp. 2219-2228, 2001。亚博网站下载亚博老虎机网登录
12. 蔡志强等，“残余奥氏体稳定性对TRIP钢高速变形行为的影响”，《金属材料国际》，第12卷，第13-19页，2006年2月。亚博网站下载