納米晶鋼的高溫?zé)岱€(wěn)定性研究.pdf

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(dú)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(qiáng)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(diǎn)問題。本文以廣泛應(yīng)用的304奧氏體不銹鋼為研究對(duì)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(duì)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(duì)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(jí)。在較低溫度下（＜600℃），由于晶界的移動(dòng)能力相對(duì)較弱，因此304和304+1at.% Y樣品晶粒尺寸相對(duì)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度的納米晶合金鋼。這就為新一代高熱穩(wěn)定性、高強(qiáng)度納米晶合金鋼的設(shè)計(jì)合成提供了新的途徑，因此具有重要的