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文檔簡介
1、納米晶體材料因其細(xì)小的晶粒尺寸(<100 nm)而展現(xiàn)出了獨特的物理和機(jī)械性質(zhì)。比如與傳統(tǒng)的多晶材料相比,納米晶材料擁有超高的強度/硬度,高的韌性,低的彈性模量和延展性。盡管如此,納米晶體材料通常表現(xiàn)出較差的熱穩(wěn)定性,大大限制了其的高溫應(yīng)用。因此,納米晶晶粒長大及其控制問題一直是納米科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域研究的熱點問題。本文以廣泛應(yīng)用的304奧氏體不銹鋼為研究對象,通過高能球磨法制備304納米晶不銹鋼以及添加1at.% Y溶質(zhì)原子的304納米晶
2、不銹鋼固溶體合金。接著在6 GPa不同溫度下對樣品做1 h等溫退火熱處理,探究熱處理過程中樣品微觀結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的變化,探究第二相溶質(zhì)原子對晶粒的穩(wěn)定化作用及熱穩(wěn)定性機(jī)制。
研究發(fā)現(xiàn)僅添加1 at.%溶質(zhì)原子Y便可有效的抑制晶粒長大,穩(wěn)定納米晶晶粒尺寸至1000℃(0.71 Tm)高溫,而相同熱處理溫度下304樣品的平均晶粒尺寸已達(dá)到680nm;在1200℃(0.85Tm)熱處理后304+1at.% Y樣品的平均晶粒尺寸僅為2
3、05 nm,而304樣品的晶粒尺寸已接近微米級。在較低溫度下(<600℃),由于晶界的移動能力相對較弱,因此304和304+1at.% Y樣品晶粒尺寸相對純鐵穩(wěn)定主要是由合金鋼中溶質(zhì)原子(Cr、Ni、Y等)的拖曳引起的;而在高溫下(>600℃),304+1 at.% Y樣品優(yōu)異的熱穩(wěn)定性主要是Y溶質(zhì)原子晶界偏聚降低了晶界能,進(jìn)而提供的熱力學(xué)穩(wěn)定引起的。
由于Y溶質(zhì)原子的晶粒穩(wěn)定化作用,因此在高溫下304+1 at.% Y樣品的
4、硬度值均高于相同熱處理溫度下304樣品的,且硬度隨熱處理溫度的下降也更為緩慢。在1000℃退火熱處理后,304+1 at.% Y樣品的屈服強度高達(dá)2649MPa,較304樣品提高了近1倍,較粗晶304更是提高了近6倍;極限抗壓強度較304樣品也提高了近55%,展現(xiàn)出了良好的力學(xué)性能。
通過以上研究,制備得到了具有高熱穩(wěn)定性、高強度的納米晶合金鋼。這就為新一代高熱穩(wěn)定性、高強度納米晶合金鋼的設(shè)計合成提供了新的途徑,因此具有重要的
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