《微米/納米雙峰尺度逆轉變奧氏體組織控制及形變機制》是依託北京科技大學，由武會賓擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微米/納米雙峰尺度逆轉變奧氏體組織控制及形變機制
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：武會賓
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
與傳統醫用金屬材料相比，採用應變誘導馬氏體逆相變技術製備的微米/納米複合結構的奧氏體組織不鏽鋼具有優良的強塑性與生物相容性。但是，實現精準控制兩種尺度組織比例並確保其在後續成型過程中的穩定性是該技術無法克服的瓶頸。本工作擬通過Nb微合金化，結合溫軋變形及超快速退火，探索一種新型馬氏體逆相變控制技術,製備出具有微米/納米雙峰尺度分布可控的奧氏體不鏽鋼樣品。通過原位拉伸並結合組織觀察，明確樣品在外力作用下的性能與結構變化，並利用電子背散射衍射、納米力學探針、透射電鏡等分析手段對不同尺度組織內晶體取向、界面形態、位錯組態的變化進行觀測分析，從巨觀、微觀和納觀等角度闡明不同層次顯微組織演變與巨觀性能之間的內在聯繫，揭示塑性變形過程中微米和納米兩種尺度組織協調變形機制。該工作成果可為開發具有良好強塑性兼具生物相容性的金屬材料製備技術及其合理套用提供理論依據和技術指導。
結題摘要
利用應變誘導馬氏體逆轉變控制技術可以獲得具有微米（超細晶）/納米複合結構的逆轉變奧氏體組織，此類型組織構成的不鏽鋼不僅具有良好的強塑性匹配，而且具備良好的生物相容性，有望作為新一代生物醫學材料用於人工骨骼、人工關節和修復動脈瘤的彈簧圈。本項目圍繞關鍵技術和科學問題，開展系統實驗和理論研究，包括：（1）微米/納米雙峰尺度結構組織製備技術研究；（2）微米/納米雙峰尺度奧氏體組織穩定性研究；（3）微米/納米雙峰尺度亞穩奧氏體塑形變形機制的多尺度分析。 馬氏體含量與應變數並非是線性關係，而是存在一定的孕育期，應變誘導馬氏體相變集中發生在大變形階段。應變誘導馬氏體的逆轉變的的驅動力明顯高於變形奧氏體的再結晶的驅動力，這就使得應變誘導馬氏體的逆轉變優先於變形奧氏體的再結晶。從而獲得比例可控的微米/納米雙峰組織。Nb的加入顯著提高了試樣完全再結晶的溫度區間，延長了再結晶所需的保溫時間，使得再結晶可以在較高的和較寬的時間範圍內進行，同時細化晶粒效果明顯。結合微米/納米複合組織的優良力學性能可以得到，1-10μm的較大晶粒首先發生塑性變形，推遲了小晶粒內塑性變形的發生，大晶粒也可釋放小晶粒周圍的應力而減緩裂紋的萌生和生長，提高了材料的延展性，而小於1μm小晶粒則主要提供了較高的強度。隨著變形量的增加，晶粒尺寸較大的奧氏體率先轉變。微米晶首先發生塑性變形，當變形量較小時，通過大晶粒拉長來釋放應力，此時大晶粒充當軟相，當形變數超過一定值後，主要依靠納米晶奧氏體扭轉、變形和微米晶奧氏體應變誘發馬氏體兩者的相互作用，來增加其塑性。該工作成果為開發具有良好強塑性兼具生物相容性的金屬材料製備技術及其合理套用提供了理論依據和技術指導。
