辽宁石油化工大学新能源与新材料学院蔡国君老师团队在高性能节镍双相不锈钢（DSS）研究方面取得新进展。研究团队通过稀土Y微合金化，结合不同退火工艺调控两相比例、晶界特征与织构演化，开发出兼具高强、高塑性与优良成形性能的节镍双相不锈钢。相关研究成果以“Investigation of microstructure and texture evolution of nickel-saving duplex stainless steels containing Y”为题发表在国际期刊《Journal of Materials Research and Technology》。辽宁石油化工大学为第一署名单位，蔡国君为论文通讯作者。
双相不锈钢由奥氏体-铁素体双相构成，兼备优异力学性能与耐蚀性能，广泛应用于化工、油气、电力等工业领域。传统双相不锈钢镍含量高，镍资源价格波动大，材料成本居高不下。节镍双相不锈钢通过降低镍含量实现降本，但容易出现两相平衡难以调控、奥氏体相稳定性下降，力学与成形性能恶化等问题。稀土微合金化是改善钢组织性能的重要手段，稀土Y相较于La、Ce具备更大扩散系数与溶质-空位交互作用，可实现固溶强化，但Y对节镍双相不锈钢的相平衡、再结晶行为、织构演变及综合力学性能的调控机理尚不清晰，是该类材料工业化亟待解决的关键科学问题。
图1 Y改性节镍双相不锈钢退火样品的EBSD相图：(a) 1000°C和(b) 1100℃
研究团队制备无稀土Y及添加0.03 wt% Y两种冷轧节镍双相不锈钢薄板，在1000-1100 ℃开展退火实验，借助Thermo-Calc热力学计算、EBSD、EPMA、拉伸测试等手段开展系统表征。结果表明：未添加Y的合金实现奥氏体、铁素体两相均衡的温度为1200 ℃；Y掺杂合金在1050 ℃退火条件下即可实现奥氏体与铁素体接近1:1的理想相占比。Y元素在钢中形成弥散细小的Y₂O₃氧化物，发挥溶质拖拽效应，抑制再结晶晶粒长大，实现晶粒细化。
稀土Y的引入改变特殊晶界占比，Y改性合金中铁素体相高迁移率Σ13b特殊晶界占比显著提升，促进铁素体{111}<110>、{111}<112>γ-纤维织构发展；同时奥氏体相保留较强Brass{011}<211>织构，两种有利织构共同提升板材的塑性应变比，改善板材成形能力。
经1050 ℃退火的0.03 wt%Y节镍双相不锈钢综合性能最优：屈服强度844 ± 19 MPa，抗拉强度1038 ± 12 MPa，总伸长率29.8 % ± 0.27 %，平均塑性应变比可达1.87。拉伸断口呈现大量韧窝、撕裂棱的韧性断裂特征。Y通过细晶强化与固溶强化协同提升强度，同时优化晶界结构、弱化晶界偏聚脆化，实现强度与塑性同步提升。过高退火温度会引发晶粒粗化，造成塑性与成形性能下降。该研究揭示稀土Y对节镍双相不锈钢相平衡、晶界工程、织构与力学性能的调控机制，为低成本、高性能节镍双相不锈钢的成分设计与热处理工艺优化提供理论支撑。
图2 节镍双相不锈钢实验试样的工程应力-应变图比较
研究成果详见《Journal of Materials Research and Technology》期刊：https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2026.01.109。（撰稿人：蔡国君 校对人：赵桂艳 审稿人：胡跃鑫）
