滲碳體彈性模量各向異性研究.pdf

1、大應(yīng)變冷拔珠光體鋼絲是世界上強(qiáng)度最高的鋼鐵材料，其形變和強(qiáng)化機(jī)理受到了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。滲碳體作為珠光體鋼絲中重要的強(qiáng)化相，其性能、形狀、分布以及在冷拉過程中的取向變化對拉拔后鋼絲的性能有很大影響。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，滲碳體屬于脆性相，但大量的研究結(jié)果表明，在珠光體鋼絲拉拔過程中滲碳體發(fā)生了塑性變形。因此，滲碳體的性能尤其是力學(xué)性能成為了研究的熱點(diǎn)。本文將通過采用第一性原理計(jì)算的方法研究滲碳體相的力學(xué)特征，以及合金化對滲碳體相關(guān)力學(xué)性能的

2、影響，并通過相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)驗(yàn)證模擬計(jì)算結(jié)果的合理性。
　　第一性原理計(jì)算結(jié)果顯示:滲碳體的單晶彈性常數(shù)C44極小，僅為C55(或C66)的七分之一，滲碳體具有強(qiáng)烈的彈性各向異性。采用電子背散射衍射(EBSD)和納米壓痕相結(jié)合方法測試了滲碳體不同晶向彈性模量值，并與第一性原理計(jì)算結(jié)果對比發(fā)現(xiàn):能量法計(jì)算得到的彈性模量值隨晶向的變化規(guī)律與實(shí)測的彈性模量值基本一致;應(yīng)力應(yīng)變法得到的彈性模量值與實(shí)測的彈性模量值規(guī)律差距較大。第一性原理計(jì)算

3、獲得的彈性模量其各向異性要大于實(shí)測彈性模量的各向異性。
　　合金滲碳體結(jié)合能、形成能的第一性原理計(jì)算結(jié)果表明:Mn在滲碳體中8d占位鍵合最強(qiáng)，且更易形成合金滲碳體，計(jì)算結(jié)果與機(jī)械合金化+放電等離子燒結(jié)(SPS)制備的塊狀合金滲碳體XRD分析結(jié)果相吻合。隨著Cr含量的增加，滲碳體相中Cr原子具有從8d占位逐漸轉(zhuǎn)為4c占位的傾向。
　　Fe2MnC和Fe2CrC合金滲碳體彈性模量計(jì)算結(jié)果表明:加入合金元素以后，滲碳體的彈性模量增