《低碳微合金鋼的多尺度結構製備及強韌化機制》是依託東北大學，由蔡明暉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：低碳微合金鋼的多尺度結構製備及強韌化機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：蔡明暉
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目以發展新型結構的鋼鐵材料為目標，提出了一種鋼鐵材料多尺度結構設計和製備的新思路。通過變形控制、晶粒細化和相變控制等途徑，用常規成分的低碳微合金鋼製備出沿厚度方向梯度分布的超細/亞穩米晶組織。這種新型的組織結構不僅賦予該鋼超強的加工硬化能力，也提供了一種使鋼的強度與塑性/韌性同步提高的新途徑，其本質涉及了形變過程的梯度超細/亞穩米晶組織的塑性變形機理。通過微觀結構的多尺度設計和製備、原位表征、強韌化機制和模擬等方面著手開展研究工作，揭示這種多尺度組織的塑性變形規律和本質。本項目通過研究這些規律性，提出一種鋼鐵材料梯度組織強化的創新性強韌化機制，在套用上為開發新一代高安全性、輕量化的經濟型汽車用先進高強度鋼板而奠定工藝理論基礎。
結題摘要
本項目以發展新型結構的鋼鐵材料為目標，提出了製備多尺度的超細/亞穩米多尺度材料的新思路。通過合金設計、變形控制、晶粒細化和相變強化等途徑，成功製備出了兩種不同類型的多尺度結構材料：（1）在常規HSLA鋼中製備出沿厚度方向梯度分布的超細/亞穩米晶單相組織；（2）在低碳中錳Nb-Mo微合金鋼中製備出超細、亞微米和亞穩態的多尺度、多相組織。這種新型的組織結構不僅賦予了鋼鐵材料超高的加工硬化能力，也提供了一種使鋼的強度與塑性/韌性同步提高的新途徑。研究了軋制工藝參數與熱處理制度對兩類實驗鋼中多尺度組織形成與晶粒細化的影響規律，明確了獲得高性能多尺度組織的最佳工藝條件：針對HSLA鋼，沿熱軋板材厚度方向鐵素體的平均晶粒尺寸由亞微米（約0.70 μm）梯度過渡到微米（2~3μm）尺度，鐵素體平均晶粒尺寸統計為1.06±0.72 μm，其中亞微米晶粒結構層厚度約為0.25 mm，兼具強度和延伸率的良好匹配；針對低碳中錳Nb-Mo微合金鋼，製備出一種超細/亞微米（＜200 nm）和亞穩態的多尺度、多相組織的高強可塑性的亞穩組織。通過多尺度組織表征、強化機制分析以及有限元模擬等方面著手開展了研究工作，揭示了其塑性變形和斷裂行為以及強韌化機理。本項目的研究結果不僅有助於加深理解多尺度結構鋼鐵材料的形成機理，還可在套用上為開發新一代高強高韌且成形性能良好的汽車用高性能鋼板提供技術原型。
