《凝固亞穩經濟型高鋁多相輕質鋼的組織調控與形變機制》是依託上海大學，由宋長江擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：凝固亞穩經濟型高鋁多相輕質鋼的組織調控與形變機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋長江
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
輕質鋼是通過添加輕元素提高鋼鐵材料性能同時降低其密度，滿足汽車工業節能、環保的發展需求，並擴展在航空、航天領域中套用。項目以突破傳統工藝中經濟型多相輕質鋼密度降低極限為目標，嘗試利用亞快速凝固簡化軋制和熱處理工序直接製備複雜多相高性能輕質鋼，探索四元多相合金高性能工程材料的亞快速凝固組織演變規律及調控機制，拓展通過凝固過程調控直接製備複雜多相高性能結構工程材料這一節能、環保、經濟、高效新方法的套用廣度。重點研究中低錳高鋁多相輕質鋼的亞快速凝固組織演變、影響因素及機制，構建其微觀組織和力學性能的關聯特性及形變機制，探討後續熱處理中其亞穩組織的穩定性、元素配分、碳化物析出和組織演化機制，獲得經濟型多相高強輕質鋼的成分設計和組織調控原則。以鑄軋高效融合的薄帶連鑄工業化亞快速凝固技術為套用背景，探索複雜多相高性能結構工程材料的高效製備新工藝，在解決資源、能源和環境問題方面具有重要的社會價值。
結題摘要
本項目以突破傳統方法製備的中低錳輕質鋼密度降低極限為目標，嘗試利用亞快速凝固技術製備傳統方法難於製備的低密度鋼鐵工程材料。主要研究工作包括：系統研究了Al、Mn和C等元素對(2-16)wt.％Mn中低錳輕質鋼Fe-Mn-Al-C四元合金體系亞快速凝固組織組成相和κ-碳化物的影響規律；在此基礎上，精細表征了8-16％Mn高鋁輕質鋼亞快速凝固薄板的物相和κ-碳化物的形貌、尺寸、分布等微觀組織、力學性能及變形機制。結果顯示：亞快速凝固可以有效抑制高鋁較低錳的Fe-Mn-Al-C體系中粗大或板條狀的κ-碳化物析出，形成鐵素體或鐵素體+奧氏體為主要相的組織，且組織均勻細小；Mn元素對高鋁較低錳的Fe-Mn-Al-C亞快速凝固薄板中奧氏體含量影響不大，但由於對堆垛層錯能和溶質元素的固溶度有較大影響，因此可調控合金薄板的強度和塑性；C元素含量增加可明顯提高薄板中奧氏體含量，但C含量達到1.2wt.%後容易在晶界富集和析出碳化物顆粒，可能降低甚至惡化塑性。適當溫度熱處理可促使亞快速凝固薄板中納米κ-碳化物和有序相B2的析出，同時降低其熱應力、位錯密度和元素固溶量，可提高強度而不惡化塑性。利用Pandat 熱力學軟體系統計算了中低錳Fe-Mn-Al-C 四元合金平衡相圖，結合Procast軟體對實驗製備薄板凝固過程冷速的數值分析結果，理論分析了中低錳輕質鋼亞快速凝固組織演變的規律和調控機制，揭示了四元多相複雜的輕質鋼亞快速凝固組織演變規律及調控機制，獲得經濟型多相高強輕質鋼的成分設計和組織調控原則。以鑄軋高效融合的薄帶連鑄工業化亞快速凝固技術為套用背景，探索複雜多相高性能輕質鋼的高效製備新工藝，在解決資源、能源和環境問題方面具有重要的社會價值。
