添加納米材料高錳鋼強(qiáng)化機(jī)理及組織性能研究.pdf

1、本文用中間合金法和吹氬法分別將納米TiN和SiC顆粒加入到高錳鋼中，制備了納米改性的高錳鋼試樣。通過測(cè)試鑄態(tài)和固溶態(tài)樣品的沖擊韌性和布氏硬度，分析了不同納米顆粒的加入方法和加入量對(duì)高錳鋼力學(xué)性能的影響。運(yùn)用掃描電鏡、透射電鏡和能譜儀分析了材料的微觀組織及微區(qū)成分，研究了添加納米TiN和SiC對(duì)高錳鋼微觀組織和形貌的影響。結(jié)果顯示：當(dāng)加入量為0.3wt‰時(shí)，綜合效果較好；添加納米TiN后，高錳鋼的沖擊韌性提高30％左右，晶粒顯著細(xì)化，鑄態(tài)

2、晶界碳化物網(wǎng)狀分布有明顯隔斷；添加納米SiC后，高錳鋼的沖擊韌性提高15%左右，同時(shí)發(fā)現(xiàn)高錳鋼基體中彌散分布著大量的第二相顆粒。
　　通過材料的標(biāo)準(zhǔn)熵和標(biāo)準(zhǔn)生成焓等熱力學(xué)參數(shù)，計(jì)算了不同溫度下TiN和SiC的分解吉布斯自由能、氧化吉布斯自由能和碳化吉布斯自由能，以及曲率半徑對(duì)納米顆粒熔點(diǎn)的影響。分析可知：TiN的高溫穩(wěn)定很好，分解溫度在3300K以上，在鋁脫氧條件下，很難氧化，曲率半徑小于5nm時(shí)TiN的熔點(diǎn)呈指數(shù)降低；SiC隨著

3、溫度的升高，穩(wěn)定迅速降低，氧化和碳化趨勢(shì)增加。
　　結(jié)合納米顆粒的熱力學(xué)性質(zhì)和材料的微觀組織形貌，分析了納米TiN和SiC在高錳鋼中的存在形式和作用機(jī)理。分析發(fā)現(xiàn)：納米TiN存在于奧氏體中，其中(200)TiN//(111)奧氏體，并以錯(cuò)配度為0.5916%的半共格形式共存在于基體中，添加納米TiN顆粒后，在納米TiN顆粒周圍有較高密度的位錯(cuò)，還存在有少量層錯(cuò)、孿晶，還發(fā)現(xiàn)有ε-馬氏體；納米SiC一部分分解為Si和C存在于基體中，