《奧氏體鋼中不同尺寸納米析出相對晶界的釘扎機制》是依託上海交通大學，由趙冰冰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：奧氏體鋼中不同尺寸納米析出相對晶界的釘扎機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：趙冰冰
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
析出相對晶界的釘扎作用可以抑制晶粒長大，進而提高材料的力學性能。隨著析出相尺寸達到納米級，晶界析出相三叉線的影響變得顯著，會改變析出相與晶界的作用方式。但迄今，納米析出相對晶界的釘扎機制尚不清晰。本項目選擇新型氧化鋁保護層自發形成的奧氏體(Alumina-Forming Austenitic)耐熱鋼為模型材料，針對其中兩種小於50納米的析出相進行研究。通過不同溫度下再結晶處理和蠕變測試，獲得不同尺寸的納米析出相，採用聚焦離子束定點加工的技術，製備含有所需晶界區域的樣品，利用TEM顯微表征，揭示MC析出相對晶界的釘扎方式和具有L12結構的含銅析出相在晶界上的形貌隨尺寸變化的關係，區分三叉線影響下納米析出相對晶界的不同釘扎機制，統計分析納米析出相在晶界上的尺寸和間距與晶粒中尺寸和體積分數的關係，從而建立符合實際情況的釘扎力解析式，為利用納米析出相調控材料微觀結構及其力學性能提供科學依據。
結題摘要
第二相顆粒對晶界的釘扎作用可以調控材料的微觀結構，進而提高金屬材料的力學性能，對此有各種釘扎力模型來解析再結晶以及晶粒長大等現象。當顆粒尺寸達到納米級，析出相對晶界釘扎的作用機制會發生改變。本項目對納米析出相對晶界的釘扎機制從實驗和模擬兩方面展開了研究。選擇新型氧化鋁保護層自發形成的奧氏體(Alumina-Forming Austenitic)耐熱鋼為模型材料，針對其中與基體共格的納米級L12有序相和MC碳化物進行研究。研究了不同再結晶溫度對AFA耐熱鋼組織、性能和納米析出相的影響，最佳化熱機械處理工藝，得到納米級共格析出相，提高了該合金的抗蠕變性能。在700℃/150MPa應力條件下，AFA耐熱鋼持久蠕變壽命提高到2047小時，優於相同應力條件下的商用Super304H耐熱鋼。利用聚焦離子束在實際耐熱鋼合金的晶界上定點取樣，電鏡表征顯示，在同一樣品中不同晶界上的析出相分布截然不同：普通晶界兩側有納米共格析出相的無析出區；孿晶晶界附近納米共格析出相分布均勻。同時，利用分子動力學模擬，研究發現在納米尺度下，存在遷移晶界切過和越過顆粒的兩種機制，析出相與基體的共格關係可以通過多種迴轉方式實現，對不同位向差晶界的釘扎效率（對晶界遷移的減慢效果）會有數量級上的差別。這兩種機制通過TEM微觀表征可以實驗確定，依據相應建立的釘扎力解析式，能夠為利用納米析出相調控微觀結構及力學性能提供理論支持。
