铝热法制备的大尺寸纳米晶/微米晶复相钢铁组织表征及其形成演化机理

摘要

本文通过铝热反应熔化法制备了大尺寸块体纳米晶/微米晶复相铁基钢铁材料，并研究了大尺寸块体纳米晶/微米晶合金的组织形成机理。为了调控纳米晶和微米晶体积分数和晶粒尺寸，对制备的样品进行了不同条件下等温处理，研究了等温处理对材料的组织的影响，提出了组织演化机理，概括起来主要有以下几点:
　　 1用铝热法制备了大尺寸的304不锈钢，并在不同温度等温处理8h。结果表明热处理前后材料均是以纳米晶和微米晶双峰分布的奥氏体为基体和少量的纳米晶δ铁素体组成;铸态、600、800和1000℃等温处理后纳米晶平均晶粒尺寸为19.6，22.6、23.3和24.0nm，微米晶的平均晶粒尺寸为394，453，640和1272nm，微米晶所占的体积分数分别为13.4％，23.6％、36.4％和67.8％;随热处理温度的增加，合金的硬度先增加后减小，当热处理温度为800℃时硬度达到最大值为292HV。
　　 2.用铝热化法制备了大尺寸316L不锈钢，并在不同温度等温处理8h。结果表明热处理前后材料均是以纳米晶和微米晶双峰分布的奥氏体为基体;铸态，600，800和1000℃等温处理后纳米晶平均晶粒尺寸为18.0，20.8、23.7和24.7nm，微米晶的平均晶粒尺寸为568，643，768和831nm，微米晶的体积分数分别为20.7％，30.1％、35.7％和41.6％。随热处理温度的增加，合金的硬度先增加后减小，当热处理温度为800℃时维式硬度达到最大值为196HV。
　　 3.采用铝热法制备了大尺寸1020和1045钢，结果表明，制备得到的大尺寸1020和1045钢铸态时均以纳米晶铁素体和少量亚微米级结构的珠光体团组成，铸态时含有少量的非晶;1020钢和1045钢珠光体的含量分别为11.8％和31.6％;1020钢和1045钢硬度分别为163和176HV;随着稀释剂含量的增加层片间距呈减少趋势。通过不同温度等温热处理12h后，1020钢和1045钢热处理后均是以纳米晶铁素体为基体和亚微米级结构的珠光体团组成。随热处理温度的增加材料中的珠光体的层片间距明显增大，但当热处理温度增加到1000℃之后，1020钢中层片状的珠光体转变为粒状珠光体，而1045钢中层片状的珠光体转变为铁素体和粒状渗碳体;1020钢铸态，600，800和1000℃热处理后的平均晶粒尺寸分别为23.8，21.5，25.9和50.8nm，1045钢铸态，600、800和1000℃热处理后的平均晶粒尺寸分别为30.3，26.1，28.3和31.2nm。随退火温度的增加1020钢和1045钢的硬度逐渐降低。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 纳米晶／微米晶金属材料简介

1．2 块体纳米晶／微米晶复相材料的制备方法以及形成机理

1．2．1 纳米晶／微米晶复相材料的常规制备方法与形成机理

1．2．2 铝热法制备纳米晶／微米晶复相材料

1．3 本文的研究意义及工作内容

1．3．1 本课题拟研究意义

1．3．2 研究内容

第2章 铝热法制备的大尺寸纳米晶／微米晶双相304不锈钢组织的形成机理以及等温热处理对组织的演化机理的研究

2．1 实验过程

2．1．1 实验原料

2．1．2 制备过程

2．1．3 组织表征

2．2 实验结果

2．2．1 304不锈钢铸态的组织

2．2．2 不同温度等温处理的复相304不锈钢的组织

2．3 讨论

2．3．1 铝热法制备的304不锈钢组织形成机理

2．3．2 等温处理过程中纳米晶／微米晶复相组织演变机理

2．4 结论

第3章 铝热法制备的大尺寸纳米晶／微米晶双相316L不锈钢组织表征及其形成机理演化

3．1 实验过程

3．2 实验结果

3．2．1 316L不锈钢铸态的组织

3．2．2 316L不锈钢在不同温度等温处理后的组织

3．3 讨论

3．3．1 316L不锈钢的组织形成机理

3．3．2 热处理过程中纳米晶／微米晶合金组织的演变机理的研究

3．4 结论

第4章 铝热法制备的大尺寸纳米晶／微米晶双相亚共析钢组织表征及其形成机理演化

4．1 实验过程

4．2 实验结果

4．2．1 1020钢的实验结果

4．2．2 1045铜实验结果

4．3 讨论

4．3．1 铝热法制备的亚共析钢组织形成机理

4．3．2 等温处理对亚共析钢组织形成机理的研究

4．4 结论

结论

参考文献

致谢

附录 攻读学位期间所发表的学术论文目录