鎂鋁複合夾雜物細化晶粒途徑、機制的協同研究

《鎂鋁複合夾雜物細化晶粒途徑、機制的協同研究》是依託安徽工業大學，由孔輝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：鎂鋁複合夾雜物細化晶粒途徑、機制的協同研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：孔輝
• 依託單位：安徽工業大學

項目摘要

氧化物冶金技術利用鋼中的氧化物釘扎奧氏體晶界和誘導晶內針狀鐵素體形核，以最佳化組織。鎂氧化物作為新一代氧化物冶金技術的代表，引起了人們的廣泛關注，但對於其細化晶粒的途徑、機制等問題依然存在爭論。在預研中，申請人在低碳鋼中利用鎂鋁複合夾雜物獲得了針狀鐵素體組織，驗證了其誘導形核能力，提出貧錳區是解釋該現象的可能機制。本項目擬進一步開展系統研究，通過調節低碳鋼中的鎂鋁含量，一方面基於熱模擬工藝的調整，以原奧氏體晶粒尺寸為紐帶，協同匹配鎂鋁複合夾雜物的釘扎效應和誘導形核作用，解析夾雜物性質演變進程與其晶粒細化能力之間的內在關聯性，另一方面運用統計回歸理論和掃描電鏡平台(能譜的線掃描和電子背散射衍射技術)，刻畫鎂鋁複合夾雜物誘導形核能力的機率分布特徵，驗證貧錳區的存在與作用，確定誘導形核的強關聯因素與物理機制，從而澄清鎂鋁複合夾雜物細化晶粒途徑、機制的爭論，並為其實用化奠定堅實的理論和工藝基礎。

結題摘要

氧化物冶金技術利用鋼中的氧化物夾雜誘導晶內鐵素體形核，以最佳化組織。鎂氧化物作為新一代氧化物冶金技術的代表，引起了人們的廣泛關注，但對於其細化晶粒的途徑、機制等問題依然存在爭論。 本項目對鎂鋁複合夾雜物誘導晶內鐵素體形核的機制進行了系統研究。通過系統調節低碳鋼中的鎂鋁元素含量、調整熱模擬工藝，探索夾雜物與組織性能之間的演變關係，一方面通過與不能誘導形核氧化物、單純硫化錳的對比，進一步驗證了含鎂複合夾雜物誘導形核的貧錳區機制，另一方面探討了夾雜物中的鎂鋁含量變化、硫化錳吸附與誘導形核現象之間的關聯性，表明單純氧化鎂和硫化錳均不能誘導形核，需要控制複合夾雜物中的鎂鋁含量以最佳化其細化晶粒效果。 本項目還以誘導的鐵素體條數作為夾雜物誘導形核能力的定性指標，探討不同類型夾雜物(鎂鋁、鈦鋁複合夾雜物)的誘導形核能力與其尺寸、成分之間的關聯性。一方面發現隨著尺寸的增加，夾雜物的誘導形核能力逐漸增強，具有尺寸效應，另一方面發現夾雜物中的成分(鎂鋁尖晶石、三氧化二鈦)與誘導形核能力之間呈現一定的機率特徵。分析認為前者是由於夾雜物尺寸的增加降低了鐵素體形核能，後者則與氧化物中的陽離子空位濃度、錳元素在其中的擴散係數以及晶內/晶界鐵素體之間的能量差異有關。 最後，本項目通過不同含鎂氧化物（鈦酸鎂、氧化鎂）的引入，探索外部加入法在氧化物冶金中的套用。結果表明，相對於二氧化鈦，氧化鎂由於其潤濕性、反應性的差異，難以通過簡單方式引入到鋼液中。而通過鈦鎂複合處理或二氧化鈦加鎂處理，均可獲得鈦鎂複合夾雜物，從而最佳化組織。 以上結果有助於澄清鎂鋁複合夾雜物誘導晶內鐵素體形核的機制，從而為氧化物冶金的實用化提供數據參考和理論支持。 截至目前，本項目在SCI 收錄期刊上共發表論文8篇，國核心心期刊上發表論文3篇。