《高Si奧氏體高錳鋼的力學行為和耐磨性能研究》是依託四川大學，由文玉華擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高Si奧氏體高錳鋼的力學行為和耐磨性能研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：文玉華
- 依託單位：四川大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對傳統高錳鋼屈服強度低，初次使用的嚴重變形和中低應力下的加工硬化能力低，以及異常加工硬化能力的主要機制不明確的問題，本項目在分析國內外研究成果的基礎上，提出孿晶變形後導致的偽孿晶的形成是其異常加工硬化能力的主要機制，而較低的層錯能和較高含量的間隙原子是保證這種偽孿晶形成的兩個關鍵因素；擬在保證足夠間隙原子數量獲得偽孿晶的條件下，降低傳統高錳鋼的C含量，顯著增加Si含量，利用Si元素顯著強化奧氏體基體和降低層錯能的雙重作用，降低偽孿晶和/或應力誘發ε馬氏體發生的臨界應力，促進其在中低應力下的發生來強化奧氏體基體，降低高錳鋼初次使用的嚴重變形，提高其在中低應力下的加工硬化能力；通過研究C和Si含量對高錳鋼層錯能，變形方式和力學行為的影響規律和機制，來驗證明確高錳鋼異常加工硬化能力的主要機制。該研究對高Si含量的FeMnSi基記憶合金和高強度高塑韌性的FeMnSiAl合金的研究也具有指導意義。
結題摘要
本項目採用理論和實驗相結合的方法，基於Olson的層錯能熱力學模型，採用不同的熱力學參數分別計算了FeMnSiC合金的層錯能，並與實際通過變形方式確定的層錯能範圍進行對比，確定了適合計算和預測FeMnSiC合金層錯能的熱力學模型和熱力學參數。在此基礎上，研究了Si和C含量變化對高Si奧氏體FeMnSiC合金的層錯能，變形方式和力學行為的影響規律和機制；不同衝擊條件對高Si奧氏體FeMnSiC合金表面變形方式和加工硬化行為的影響規律和機制；鑄造高Si奧氏體高錳鋼的變形方式和加工硬化行為，以及耐磨性能及機制。結果表明：C含量的增加會顯著增加FeMnSiC合金的層錯能。當C含量較低時，FeMnSiC合金的層錯能隨Si含量的增加先增加後減少；當C含量較高時，Si的加入降低FeMnSiC合金的層錯能。Mn含量的增加導致合金層錯能的增加。與孿晶作為變形方式的傳統高錳鋼相比，應力誘發ε馬氏體相變作為變形方式的FeMnSiC合金具有更高的加工硬化能力；但當碳含量較低時，其加工硬化能力在大變形下低於傳統高錳鋼。衝擊條件下，應力誘發ε馬氏體相變作為變形方式的FeMnSiC合金不僅具有比傳統高錳鋼更高的加工硬化能力，而且具有更低的變形。鑄造FeMnSiC合金具有與鍛造FeMnSiC合金相類似的性能。鑄造FeMnSiC合金摩擦磨損和磨粒磨損的耐磨能力顯著高於傳統的高錳鋼。摩擦磨損條件下，FeMnSiC合金和傳統高錳鋼的磨損機制都為黏著磨損；磨粒磨損條件下，FeMnSiC合金的磨損機制為磨粒磨損的顯微切削，傳統高錳鋼除磨粒磨損外，還存在黏著磨損。本項目的研究不僅明確了孿晶變形後導致的偽孿晶的形成是傳統高錳鋼異常加工硬化能力的主要機制，而且將為解決傳統高錳鋼初次使用的嚴重變形和提高其在中低應力下的加工硬化能力提供新的思路。
