《合金元素對鐵基時效初期富銅析出相的影響》是依託上海大學，由謝耀平擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：合金元素對鐵基時效初期富銅析出相的影響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：謝耀平
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
低合金高強度鋼作為重要鋼種，被廣泛套用於石油天然氣、鐵道、交通、船舶、建設、電力、煤炭、石化等工業部門。富Cu團簇析出相是鋼鐵材料中一種重要的第二相，它在低合金高強度鋼的強化上有著重要作用。依靠富Cu團簇析出相進行基底強化所設計出的低合金鋼，不僅具有很高的強度，而且兼有衝擊韌性、抗腐蝕性、焊接性等優良性能。但是，富Cu團簇析出相的形成機理尚不清楚，有關富Cu團簇析出相的研究仍是材料科學界的前沿問題之一。本項目將採用三維原子探針實驗技術和基於密度泛函理論的第一性原理計算兩種方法，研究Ni、Mn、Al等合金元素對鐵基時效初期富Cu團簇析出相的影響。本項目的主要研究內容包含富Cu團簇析出相時效初期的實驗表征、熱力學驅動因素、動力學控制機制等。本項目的進展將會加深人們對富Cu團簇析出相的認識，為最佳化已有低合金高強度鋼和設計新鋼種提供重要理論基礎。
結題摘要
本項目採用“三維原子探針實驗技術”和“基於密度泛函理論的第一性原理計算”兩種方法，研究了Ni、Mn、Al 等合金元素對鐵基時效初期富Cu 團簇析出相的影響，較好地完成了項目的主要內容。 主要成果如下： 1. 通過無序合金的能量學與彈性性質的研究，理解了富Cu團簇中Ni的分布情況，揭示了富Cu團簇殼核結構的成因。 2. 發現由於Ni和Fe合金形成焓對成分函式的非對稱性，Ni元素容易在Fe基中形成非均勻分布，Ni元素的富集區可以作為富Cu團簇的成核區。揭示了Ni能夠促進富Cu團簇析出和提高富Cu團簇密度的微觀機制。 3. 由第一性原理計算得到的偏聚能可用來描述Ni和Al的偏聚行為，通過對偏聚能的分析可以解釋三維原子探針得到的很多實驗細節; 揭示了Mn，Si的偏聚機制， 成功地解釋了在熱處理條件下和輻照條件下Mn和Si元素在富Cu團簇界面偏聚的不同行為。4. 探討了元素偏聚對富Cu團簇界面的粘合力的影響，以及對基體韌脆性質的影響。通過該項目的研究，弄清楚了鐵基中時效初期合金元素與富Cu團簇的相互作用機制，對最佳化已有低合金高強度鋼和設計新鋼種提供了重要理論基礎。
