[發明專利]用于制備先進高強度金屬合金的再結晶、細化和強化機制

在審

• 申請號: 201480063822.2
• 申請日: 2014-10-02
• 公開（公告）號: CN105765096A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: D·J·布拉那根;G·G·賈斯蒂斯;A·T·鮑;J·K·威爾瑟;B·E·邁克姆;K·克拉克;L·馬;I·雅庫特索夫;S·拉里施;S·程;T·L·吉登斯;A·E·弗雷里希斯;A·V·瑟古伊瓦
• 申請（專利權）人: 納米鋼公司
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 譚冀

相關申請的交叉引用

該申請要求2013年10月2日提交的美國臨時申請序列號61/885,842的權益。

技術領域

該申請涉及具有可適用于金屬性片材制備的先進性質組合的一類金屬合金。更具體地，本申請確定了形成相對高強度和延展性的金屬合金以及為了以減小的厚度制備具有相對高強度和延展性的金屬性片材而使用提高的溫度處理和冷變形的一次或多次循環。

背景

鋼已被人類使用了至少3,000年并且廣泛用于工業中，其占據工業用途中所有金屬性合金的80重量％以上。現有的鋼技術基于操控共析轉變。第一步驟是將合金加熱至單相區域(奧氏體)并且隨后以各種冷卻速率將鋼冷卻或淬火以形成經常是鐵素體、奧氏體和滲碳體的組合的多相組織。取決于鋼組成和熱加工，可以獲得具有寬范圍的性質的各種各樣的特性顯微組織(即多邊形鐵素體、珠光體、貝氏體、奧氏體和馬氏體)。共析轉變的這種操控已導致了現在各種各樣的可獲得的鋼。

目前，存在51個不同鐵合金金屬組的超過25,000種的遍及世界的等效物。對于以片材形式制備的鋼，可采用基于拉伸強度特性的廣泛分類。低強度鋼(LSS)可定義為表現出小于270MPa的極限拉伸強度并且包括類型例如無晶隙和低碳的鋼。高強度鋼(HSS)可定義為表現出從270至700MPa的極限拉伸強度的鋼并且包括類型例如高強度低合金、高強度無晶隙和可烘烤硬化的鋼。先進高強度鋼(AHSS)鋼可具有大于700MPa的極限拉伸強度并且包括類型例如馬氏體鋼(MS),雙相(DP)鋼,轉變誘發塑性(TRIP)鋼,復相(CP)鋼和孿晶誘發塑性(TWIP)鋼。隨著強度水平提高，鋼的延展性通常降低。例如，LSS、HSS和AHSS可分別表明25％至55％、10％至45％和4％至50％的水平的拉伸延伸率。

開發了AHSS用于汽車應用。例如參見美國專利號8,257,512和8,419,869。這些鋼的特征在于與常規鋼號相比改進的可成形性和耐沖擊性。在包括熱機械加工隨后受控冷卻的工藝中制備目前的AHSS。為了實現在未涂覆或涂覆的汽車產品中所需的最終顯微組織，需要控制關于合金組成和加工條件的大量可變參數。

為了特定應用設計的AHSS鋼的進一步開發將需要仔細控制合金化、顯微組織和熱機械加工路線以優化分別有助于所需的最終強度和延展性特性的特定的強化和塑性機制。

概述

本公開內容涉及合金及其相關的制備方法。該方法包括：

a.供應金屬合金，該金屬合金包含55.0至88.0原子％的水平的Fe、0.50至8.0原子％的水平的B、0.5至12.0原子％的水平的Si和1.0至19.0原子％的水平的Mn；

b.熔化所述合金并凝固以提供200nm至200,000nm的基體晶粒尺寸；

c.加熱所述合金以形成50nm至5000nm的細化基體晶粒尺寸，其中該合金具有200MPa至1225MPa的屈服強度；

d.對所述合金施加超過200MPa至1225MPa的所述屈服強度的應力，其中所述合金示出400MPa至1825MPa的拉伸強度和1.0％至59.2％的延伸率。

任選地，隨后可施加以下步驟：

e.加熱至處于700℃和低于所述合金的熔點的范圍內的溫度，其中所述合金具有100nm至50,000nm的晶粒、尺寸為20nm至10,000nm的硼化物、尺寸為1nm至200nm的析出物，并且所述合金具有200MPa至1650MPa的屈服強度；和

f.對所述合金施加應力高于所述屈服強度并形成具有10nm至2500nm的晶粒尺寸、20nm至10000nm的硼化物晶粒、1nm至200nm的析出晶粒的合金,導致200MPa至1650MPa的屈服強度、400MPa至1825MPa的拉伸強度和1.0％至59.2％的延伸率。

在上述方法中,步驟(b)和步驟(c)中凝固的合金可具有1mm至500mm的范圍內的厚度。在步驟(d)、(e)和(f)中，厚度可減小至所需水平而不損害力學性質。

本公開內容還涉及方法，該方法包括：