本文關(guān)鍵詞：稀土微合金鋼擴(kuò)散及相變行為研究

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【摘要】：鋼中固溶的稀土含量只要稍微改變，就會(huì)使鋼的組織及性能發(fā)生顯著變化。稀土(RE)會(huì)影響鋼里微合金元素的相變及再結(jié)晶行為，也對(duì)其溶解與析出現(xiàn)象有影響。稀土的加入影響鋼的再結(jié)晶與相變的根本原因，是稀土影響了鐵原子擴(kuò)散的自由焓，以及影響了稀土元素在鋼中的擴(kuò)散。目前，有關(guān)稀土在鋼中的作用機(jī)理、RE在鋼中的擴(kuò)散行為還很少有報(bào)道，關(guān)于稀土相關(guān)的擴(kuò)散系數(shù)等尚缺乏報(bào)道和研究。 本文以稀土-純鐵及稀土微合金鋼為研究對(duì)象，利用L78型淬火熱膨脹儀，研究了稀土加入后微合金鋼的等溫相轉(zhuǎn)變行為；采用密度泛函理論(DFT)研究了La元素在α-Fe中的存在方式；借助熱模擬實(shí)驗(yàn)完成擴(kuò)散焊接，結(jié)合金相顯微鏡及SEM，研究了稀土La在純鐵中的擴(kuò)散行為。 利用L78淬火熱膨脹儀對(duì)RE微合金鋼進(jìn)行等溫相轉(zhuǎn)變實(shí)驗(yàn)，，獲得稀土微合金鋼的等溫轉(zhuǎn)變曲線(TTT)，結(jié)合光學(xué)顯微鏡及OLS4000型激光共聚焦顯微鏡對(duì)等溫后的組織進(jìn)行觀察顯示，與未加稀土微合金鋼的顯微組織不同，實(shí)驗(yàn)鋼在725℃等溫后得到形態(tài)呈不規(guī)則塊狀、晶界走向也不規(guī)則的塊狀組織；在650℃等溫時(shí)，得到沿奧氏體晶界處生成的外形不規(guī)則的珠光體；等溫溫度為625℃~525℃時(shí)，實(shí)驗(yàn)獲得的顯微組織為條狀貝氏體與粒狀貝氏體。 計(jì)算了稀土La在晶內(nèi)、晶界和自由表面的偏聚能，結(jié)果顯示，La位于α-Fe晶界時(shí)，其偏聚能最小，La在晶界和自由表面的偏聚能之差為負(fù)值，La元素傾向于在α-Fe晶界偏聚。摻雜La原子后晶界上的原子成鍵區(qū)態(tài)密度左移，降低了體系的總能量，所以稀土元素優(yōu)先于沿晶界擴(kuò)散。 借助Gleeble-1500D熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)完成了Fe與Fe-La系合金的擴(kuò)散連接，采用Axiovert25型金相顯微鏡與SEM，觀察了稀土在Fe基體的擴(kuò)散情況。利用相關(guān)公式計(jì)算了La原子在純鐵晶界的擴(kuò)散系數(shù)。顯微組織觀察顯示，稀土La在純鐵晶界存在著明顯的擴(kuò)散行為，擴(kuò)散向著純鐵方向發(fā)生，表現(xiàn)為沿晶界進(jìn)行，擴(kuò)散深度隨加熱溫度等因素的變化而不同。通過(guò)本次的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并結(jié)合理論分析，計(jì)算了稀土鑭的晶界擴(kuò)散系數(shù)，為D_b=1.59×10~（-17）m~2/s。
【關(guān)鍵詞】：稀土 微合金鋼 擴(kuò)散 相變
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 引言8-9
• 1 文獻(xiàn)綜述9-25
• 1.1 稀土鋼概述9-14
• 1.1.1 稀土鋼的發(fā)展9-10
• 1.1.2 稀土在鋼中的作用10-13
• 1.1.3 稀土在鋼中的應(yīng)用13-14
• 1.2 RE 對(duì)鋼相變行為影響14-15
• 1.3 密度泛函理論在材料研究中的應(yīng)用15-18
• 1.3.1 密度泛函理論的發(fā)展15-17
• 1.3.2 密度泛函理論的應(yīng)用17-18
• 1.4 擴(kuò)散連接18-21
• 1.4.1 擴(kuò)散連接技術(shù)18
• 1.4.2 固相擴(kuò)散連接基本原理18-21
• 1.5 固體中的擴(kuò)散理論21-23
• 1.5.1 擴(kuò)散定理22
• 1.5.2 擴(kuò)散機(jī)理22-23
• 1.5.3 反應(yīng)擴(kuò)散23
• 1.6 課題研究的目的23-25
• 2 實(shí)驗(yàn)材料及方法25-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料25
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備25
• 2.3 實(shí)驗(yàn)工藝25-27
• 2.3.1 合金熔煉與制備25-26
• 2.3.2 擴(kuò)散焊接工藝26
• 2.3.3 TTT 曲線測(cè)定26
• 2.3.4 金相試樣制備26-27
• 2.3.5 掃描電鏡觀察27
• 2.4 理論計(jì)算27-29
• 3 稀土微合金鋼轉(zhuǎn)變研究29-38
• 3.1 相變點(diǎn)測(cè)定29-30
• 3.2 稀土微合金鋼的 TTT 曲線測(cè)定30-31
• 3.3 稀土微合金鋼擴(kuò)散型相變組織形貌31-33
• 3.4 稀土微合金鋼半擴(kuò)散相變組織形貌33-36
• 3.5 稀土微合金鋼非擴(kuò)散轉(zhuǎn)變組織形貌36-37
• 3.6 本章小結(jié)37-38
• 4 稀土Fe-La系鋼擴(kuò)散行為的研究38-53
• 4.1 稀土 La 在α-Fe 中存在形式的研究38-41
• 4.2 組織觀察與分析41-45
• 4.2.1 金相組織觀察與分析42-44
• 4.2.2 掃描電鏡觀察與分析44-45
• 4.3 擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算45-52
• 4.3.1 互擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算45-46
• 4.3.2 擴(kuò)散的推動(dòng)力46-47
• 4.3.3 擴(kuò)散系數(shù)的計(jì)算方法47-48
• 4.3.4 稀土鑭在鐵素體中的擴(kuò)散系數(shù)48-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 結(jié)論53-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 在學(xué)研究成果60-61
• 致謝61

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 王貴,周新初,李殿凱,趙金茹;稀土對(duì)35CrMo鋼淬火組織結(jié)構(gòu)的影響[J];兵器材料科學(xué)與工程;2001年01期

2 李峰,任慧平,劉宗昌,李春龍,王權(quán);稀土鑭對(duì)純凈鋼組織的影響[J];包頭鋼鐵學(xué)院學(xué)報(bào);2005年02期

3 韓靖;盛光敏;周小玲;孫建春;;表面納米化鈦合金與不銹鋼擴(kuò)散連接[J];稀有金屬材料與工程;2010年01期

4 劉宗昌;任慧平;王海燕;;貝氏體相變機(jī)制與塊狀轉(zhuǎn)變[J];熱處理技術(shù)與裝備;2006年04期

5 彭秋明;唐定驤;;稀土貴金屬材料研究進(jìn)展[J];燕山大學(xué)學(xué)報(bào);2012年05期

6 孫建春;;Ni原子在納米晶Fe中的擴(kuò)散行為研究[J];材料導(dǎo)報(bào);2014年04期

7 王海燕;高雪云;任慧平;金自力;張紅偉;;稀土Ce在α-Fe中占位傾向與作用機(jī)理的密度泛函理論研究[J];稀有金屬材料與工程;2014年11期

8 馮亮;李金山;崔予文;黃磊;寇宏超;周廉;;Ti-Zr二元合金在β相區(qū)的互擴(kuò)散行為研究[J];稀有金屬材料與工程;2011年04期

9 尹衍升;于帥芹;張偉偉;陳守剛;;Fe-Al金屬間化合物抗腐蝕性能的密度泛函研究[J];中國(guó)海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2008年04期

10 徐祖耀;塊狀相變[J];熱處理;2003年03期

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