《薄帶連鑄夾雜物形成及演化規律》是依託上海大學，由李慧改擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：薄帶連鑄夾雜物形成及演化規律
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：李慧改
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
薄帶連鑄是近終形連鑄工藝，能顯著降低鋼材的壓力加工成本。薄帶連鑄的鋼液冷卻速率達1000K/s，使得鑄態薄帶中的夾雜物（氧化物，硫化物，氮化物）尺寸細小，數量巨大。細小均勻分布的夾雜物和以夾雜物為核心形成的取向高度分散、針狀形態的晶內鐵素體組織使得薄帶具有了優異的力學性能。本項目選用低碳(＜0.1%)、Si/Mn脫氧鋼為研究對象，首次提出薄帶凝固過程中優先形成含氧團簇Si-O-M（M=Mn、Fe、Ti），含氧團簇的聚集尺寸達到臨界晶核導致氧化物夾雜的析出。採用三維原子探針技術（APT）以及量子化學從頭計算、半經驗方法理論計算結合，追蹤含氧團簇的形成及結構演化過程，揭示薄帶連鑄過程中納米氧化物形核機制；研究形變能誘發納米氧化物結構轉化方式；探索氧化物表面形貌、結構類型對硫化物、氮化物析出的影響機理。明確薄帶生產過程中夾雜物演化進程，為利用納米夾雜物強化薄帶力學性能的專項技術奠定基
結題摘要
薄帶連鑄的鋼液冷卻速率快，快的冷速使得鋼液中夾雜物在較大的動力學過冷條件下形核，其形核及長大過程遠遠偏離平衡狀態。這種快速凝固條件下形成的夾雜物相，尤其是薄帶凝固過程析出的氧化物相屬於亞穩相。亞穩相結構介於液態和固態之間，其結構演變包括形核之前的氧化物團簇、團簇聚集體、臨界核以及納米尺寸氧化物夾雜。本項目分別採用試驗模擬和計算模擬的方法構建了含氧團簇結構基本單元，研究了氧化物團簇的結構演變機制；利用快速凝固實驗模擬手段配合檢測分析研究了薄帶連鑄過程中納米氧化物的形核特徵及形核機制；利用熱模擬實驗配合測試分析研究了形變能對納米氧化物結構轉化的影響；完成了納米氧化物“尺寸-成分-表面形貌-結構類型”對硫化物、氮化物析出行為的影響。研究結果顯示，在鈦氧團簇中，電子相互作用對其穩定性起主要貢獻作用，'TiO'對的存在促進結構穩定，'TiO'對更傾向於吸附O原子，具有環狀對稱的結構Ti2O2是構成其他大尺寸團簇結構的最小單元結構。在薄帶連鑄高溫熔體中，'TiO'鍵對首先形成，通過吸附周圍的氧原子完成形核及晶化過程。薄帶中Ti3O5和非晶SiO2粒子的結構相對穩定，形變能不影響二者結構；形變能會誘發四方、單斜及正交結構的TiO2演化為菱方MnTiO3、菱方Ti2O3以及單斜的Ti3O5，後者對超細顯微組織的形成起到關鍵作用。百納米級含Si的複合氧化物更利於硫化物的複合析出，隨著氧化物尺寸增大，硫化物在氧化物表面由嵌入式轉變為包裹式析出。通過本項目的研究，明確了快速凝固生產過程中亞穩氧化物的相轉變與變形機制以及穩定相的形成機制，為利用納米夾雜物強化薄帶力學性能的專項技術奠定基礎。
