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A review of crystal defect-induced element segregation in multi-component alloy steels
多组分合金钢中晶体缺陷引起元素偏析的研究进展
研究背景
钢铁材料由于其优异的性能，在历史上对人类文明发挥了至关重要的作用其被应用于各种工业场景，如汽车制造、桥梁工程、机械制造、管道运输等。全球工业化推动了钢铁需求的持续增长以及钢铁工业的扩张。同时，技术进步正在提高钢材料的性能和质量，以满足工业对高强度、韧性和耐磨性，以及耐蚀性和耐腐蚀性的要求。多组分合金钢与特定合金元素相结合，具有优越的连接性能。晶体缺陷是钢材料的本征高能态，对合金元素的偏析行为有重要影响。
文章亮点
本文研究了各种缺陷处的元素偏析及其对钢材性能的影响。具体探讨了位错、晶粒处元素偏析的影响晶界、相晶界和析出相界面对钢力学性能的影响。每种类型对于晶体缺陷引起的元素偏析，本文综述了晶体学结构、偏析微观组织，元素偏析分布，以及元素偏析对合金的影响钢的机械性能。最后，这篇综述广泛探讨了科学问题和挑战钢中元素偏析研究。它为元素隔离的行为提供了有价值的见解并激发了其它多组分合金的新研究方向。
结果解析
图1. 研究元素偏析的常用实验设备。(a) EDS示意图；(b) EPMA工作原理图；(c)SIMS仪器功能原理示意图；(d) APT工作原理概述
图2. 多组分合金钢缺陷中的元素偏析，包括位错、晶界、相界、析出相接口
图3. 钢中的元素在位错处偏析。(a) B和C[27]的APT原子偏析；(b) C的APT原子偏析；（c1）质子辐照304L不锈钢的APT分析；（c2） Si在单一位错环中偏析
结论与展望
本文通过研究元素在晶体缺陷处的分布和偏析行为，指出可以优化钢的强度、韧性和耐蚀性。在实际生产中，可以通过控制合金成分和热处理工艺来控制缺陷处元素的偏析，实现对钢性能的精确调控。先进的表征技术，如APT、TEM和高角度环形暗场SEM被广泛用于检测元素偏析。
尽管进行了大量的实验和理论努力，充分揭示这些合金中复杂元素的偏析机制仍然是一个艰巨的挑战。然而，在多组分合金钢的元素偏析方面，一些趋势有望主导未来的研究。
原文链接
https://doi.org/10.1016/j.pnsc.2024.07.016
期刊简介
Progress in Natural Science: Materials International(PNSMI)由中国材料研究学会主办，是一本综合类英文SCI学术期刊，刊登材料科学领域的基础研究和应用基础研究方面的高水平、有创造性和重要意义的最新研究成果。
2022年最新影响因子4.8，分区为中科院材料科学二区。入选2019年中国科技期刊卓越行动计划，2022、2023连续两年获评中国最具国际影响力学术期刊。
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