奥氏体钢中不同尺寸纳米析出相对晶界的钉扎机制

基本信息
批准号:51501114
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:赵冰冰
学科分类:
依托单位:上海交通大学
批准年份:2015
结题年份:2018
起止时间:2016-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:董显平,范吉富
关键词:
晶界三叉线钉扎机制析出相
结项摘要

Introducing second-phase precipitates is one of the most commonly used methods to inhibit grain growth and achieve better mechanical properties in polycrystalline materials. With decreasing of the precipitate size, the impact of grain boundary-precipitate triple line is pronounced and can change the interaction between precipitates and grain boundaries. However, the pinning mechanism of nanoscale precipitates on the grain boundaries is not clear so far. This project will choose a new class of alumina-forming austenitic (AFA) heat-resistant steel as the model material, to study the interaction of grain boundaries with precipitates smaller than 50 nm. Nanoscale precipitates of different sizes will be achieved by different recrystallization and creep testing conditions. The specific areas containing grain boundaries will be prepared by focused ion beam (FIB) technique. With TEM characterization, this project will clarify the size-dependent pinning mechanism of MC-type and Cu-containing L12-type precipitates, distinguish different pinning mechanisms under the effect of grain boundary-precipitate triple line, and statistically analysis the size and distribution of nanoscale precipitates on the grain boundaries and within the grains. According to the experimental results, an analytical equation of the pinning force will be derived, and it is helpful for controlling the microstructure and improving mechanical properties by nanoscale precipitates.

析出相对晶界的钉扎作用可以抑制晶粒长大,进而提高材料的力学性能。随着析出相尺寸达到纳米级,晶界析出相三叉线的影响变得显著,会改变析出相与晶界的作用方式。但迄今,纳米析出相对晶界的钉扎机制尚不清晰。本项目选择新型氧化铝保护层自发形成的奥氏体(Alumina-Forming Austenitic)耐热钢为模型材料,针对其中两种小于50纳米的析出相进行研究。通过不同温度下再结晶处理和蠕变测试,获得不同尺寸的纳米析出相,采用聚焦离子束定点加工的技术,制备含有所需晶界区域的样品,利用TEM显微表征,揭示MC析出相对晶界的钉扎方式和具有L12结构的含铜析出相在晶界上的形貌随尺寸变化的关系,区分三叉线影响下纳米析出相对晶界的不同钉扎机制,统计分析纳米析出相在晶界上的尺寸和间距与晶粒中尺寸和体积分数的关系,从而建立符合实际情况的钉扎力解析式,为利用纳米析出相调控材料微观结构及其力学性能提供科学依据。

项目摘要

第二相颗粒对晶界的钉扎作用可以调控材料的微观结构,进而提高金属材料的力学性能,对此有各种钉扎力模型来解析再结晶以及晶粒长大等现象。当颗粒尺寸达到纳米级,析出相对晶界钉扎的作用机制会发生改变。本项目对纳米析出相对晶界的钉扎机制从实验和模拟两方面展开了研究。选择新型氧化铝保护层自发形成的奥氏体(Alumina-Forming Austenitic)耐热钢为模型材料,针对其中与基体共格的纳米级L12有序相和MC碳化物进行研究。研究了不同再结晶温度对AFA耐热钢组织、性能和纳米析出相的影响,优化热机械处理工艺,得到纳米级共格析出相,提高了该合金的抗蠕变性能。在700℃/150MPa应力条件下,AFA耐热钢持久蠕变寿命提高到2047小时,优于相同应力条件下的商用Super304H耐热钢。利用聚焦离子束在实际耐热钢合金的晶界上定点取样,电镜表征显示,在同一样品中不同晶界上的析出相分布截然不同:普通晶界两侧有纳米共格析出相的无析出区;孪晶晶界附近纳米共格析出相分布均匀。同时,利用分子动力学模拟,研究发现在纳米尺度下,存在迁移晶界切过和越过颗粒的两种机制,析出相与基体的共格关系可以通过多种回转方式实现,对不同位向差晶界的钉扎效率(对晶界迁移的减慢效果)会有数量级上的差别。这两种机制通过TEM微观表征可以实验确定,依据相应建立的钉扎力解析式,能够为利用纳米析出相调控微观结构及力学性能提供理论支持。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

农超对接模式中利益分配问题研究

农超对接模式中利益分配问题研究

DOI:10.16517/j.cnki.cn12-1034/f.2015.03.030
发表时间:2015
2

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

气相色谱-质谱法分析柚木光辐射前后的抽提物成分

DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2018.02.019
发表时间:2018
3

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

温和条件下柱前标记-高效液相色谱-质谱法测定枸杞多糖中单糖组成

DOI:10.3724/ SP.J.1123.2019.04013
发表时间:2019
4

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

DOI:10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.21.004
发表时间:2018
5

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

DOI:10.3969/j.issn.1003-0077.2018.11.009
发表时间:2018

赵冰冰的其他基金

相似国自然基金

1

钛镁镧复合处理钢中晶内针状铁素体与奥氏体晶界钉扎对HAZ的协同韧化机理研究

批准号:51804229
批准年份:2018
负责人:宋明明
学科分类:E0411
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
2

热变形高硅铁素体MnS析出的形核行为及对不同晶界的钉扎

批准号:50871015
批准年份:2008
负责人:毛卫民
学科分类:E0101
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
3

铁电多晶薄膜中晶界对极化漩涡畴的诱导萌生与钉扎

批准号:11602154
批准年份:2016
负责人:田晓宝
学科分类:A0808
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
4

晶界结构和晶界析出相对Al-Zn-Mg-Cu合金断裂及腐蚀的影响

批准号:51201186
批准年份:2012
负责人:黄兰萍
学科分类:E0104
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目