《相變誘導高強度高塑性納米超細晶鋼及變形機理研究》是依託東北大學，由王昭東擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：相變誘導高強度高塑性納米超細晶鋼及變形機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：王昭東
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
高強度高塑性是鋼鐵材料的重要發展方向，採用晶粒細化的方法是獲得這種性能的有效途徑。目前對納米晶鋼鐵材料的製備和機理已經開展了深入的研究，然而納米尺度條件下逆Hall-Petch關係和變形機制等關鍵性的科學問題仍有待於解決。本項目以Fe-Cr-Ni合金或中高錳鋼為研究材料，提出採用形變誘導馬氏體相變-退火奧氏體逆轉變的創新工藝，通過對變形程度、退火溫度和時間等參數的控制，製備出具有高強度高塑性的納米晶鋼鐵材料（屈服強度800-1000MPa，伸長率30%-40%）。通過對納米到亞微米系列晶粒尺寸材料的微觀變形行為和孿生現象的研究，分析不同尺寸晶粒中位錯屬性與孿生、晶粒尺寸與孿晶體積分數之間的關係，揭示納米晶變形過程不全位錯的特性並論述孿晶對位錯增殖的作用，闡明變形孿晶形核促進納米晶材料應變速率敏感性的本質以及促進納米晶材料塑性提高的變形機理。本項目的研究，對豐富納米晶鋼鐵材料的強塑性理論具有重要的意義
結題摘要
鋼鐵材料不斷向高強度高韌性方向發展，細晶強化作為一種最重要的強化機制，成為先進高強鋼研究的重要方向。但是，當晶粒細化至納米甚至亞微米級別時，晶內的位錯增殖及運動受到嚴重抑制，惡化了材料的塑性變形能力，限制了納米/超細晶鋼鐵材料的工程套用。如何增強納米/超細晶鋼的塑性變形能力，提高納米/超細晶鋼的綜合力學性能是本項目的研究重點。 本項目以Fe-Cr-Ni奧氏體不鏽鋼為材料，探索通過“冷變形+逆相變退火”的方式製備具有高強度高塑性的納米/超細晶奧氏體不鏽鋼的新工藝，成功製備出具有高強度高塑性的納米/超細晶奧氏體不鏽鋼；研究了冷變形及逆相變退火過程中組織轉變過程，得出冷變形組織、退火溫度以及馬氏體逆相變機制對晶粒細化效果的影響；結合TEM及EBSD等手段，研究了納米/超細晶鋼拉伸變形組織演變過程，揭示了納米/超細晶鋼中形變孿晶形成機制，分析了孿生變形及形變誘導馬氏體相變對納米/超細晶鋼加工硬化行為的影響；研究了納米/超細晶鋼的疲勞變形行為，揭示了晶粒尺寸對疲勞強度及斷裂機制的影響。分析了疲勞變形主要變形機制，以及不同晶粒尺寸的奧氏體不鏽鋼中應變誘發馬氏體的形成機制。此外，研究發現超細晶/微米晶複合非均質奧氏體鋼在變形過程中超細晶與微米晶之間的變形不協調產生極強的背應力強化，顯著提高強度，同時變形中由於奧氏體晶粒尺寸不同導致的多階段加工硬化可顯著提高塑性，實現高強度高塑性組合。 項目相關成果共發表學術論文16篇，SCI收錄論文12篇。該項目形成的高強度高塑性納米/超細晶奧氏體不鏽鋼製備技術，可以在不改變化學成分的基礎上顯著提高納米/超細晶鋼的塑性變形能力，提高其綜合力學性能。該技術亦可套用至其他亞穩奧氏體材料，具有重要的科學意義。
