超高強度鋼納米相複合析出及強化機理

《超高強度鋼納米相複合析出及強化機理》是依託南京理工大學，由陳光擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：超高強度鋼納米相複合析出及強化機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳光
• 依託單位：南京理工大學

項目摘要

超高強度納米鋼兼具高強度、高塑性和優異的耐腐蝕性與焊接性能，具有廣闊的套用前景。已有的研究表明，納米相結構對鋼的力學性能有直接和重要的影響。具有複雜結構的多相同位共沉澱納米相較單一納米相具有更高的熱穩定性和更顯著的強韌化效果，而納米相結構及其熱穩定性又與鋼的成分與熱加工工藝密切相關。本項目提出富銅納米糰簇與納米碳化物、納米金屬間化合物三者同位共沉澱形成複雜結構納米相強化低碳低合金鋼的新思路，利用HRTEM、3D-APT和SANS從局部原子尺度和統計分析相結合的方法對納米相結構和成分分布進行表征，系統研究合金成分與時效處理對同位共沉澱複雜納米相結構和異相界面結構狀態的影響，探明納米相形成、演化規律及其影響因素，深入理解複雜結構納米相形核長大熱、動力學機制，揭示納米析出強化鋼的強、韌化機理，為有效控制納米相結構、進一步提高鋼的綜合性能、設計新型超高強度鋼提供理論指導。

結題摘要

傳統超高強度鋼存在高碳或高合金含量引起的韌塑性、焊接性差及成本高等問題。本項目提出了富銅納米糰簇與納米碳化物、納米金屬間化合物三者同位共沉澱形成複雜殼核結構納米相強化低碳低合金鋼的新思路，探明了合金成分、時效處理對同位共沉澱複雜納米相結構、異相界面結構狀態的影響規律。發現複雜結構納米相在析出和長大過程中發生由B2結構的GP區到BCC結構、9R結構和FCC結構的演變規律，確定了結構轉變的臨界尺寸。調控合金成分和元素化學混合焓可以獲得熱力學穩定的同位共沉澱複雜殼核結構納米相。揭示了納米相形成的熱力學機制，建立了納米相長大動力學方程。獲得了納米相結構和界面狀態對力學性能的影響規律，發現位錯切過是納米相強化的主要機制。通過複雜殼核結構納米相強化，低碳超高強度鋼屈服強度達到1600MPa以上，並保持10%的伸長率，比CR260IF汽車用高強度冷軋鋼板的屈服強度320MPa提高了4倍。通過納米相複合析出強化和逆變奧氏體韌化，超高強度馬氏體鋼抗拉強度達到2200MPa以上，兼具10%以上的伸長率。調控共格納米κ碳化物析出，Fe-Mn-Al-C系低密度鋼抗拉強度達到1200MPa，伸長率超過20%。為提高低碳鋼耐海水腐蝕性能，還研究了金屬間化合物耐腐蝕滲層。研究成果不但具有重要的實用價值，而且對納米相強化金屬材料研究有重要的科學意義。