强磁场下铁基材料回火过程中微观组织与合金碳化物演变的热力学机制
发布时间：2022-01-15 03:38
核聚变能由于其具有清洁性、可再生性而成为现代社会发展最具潜力的新型能源。聚变反应装置中支撑超导线圈的首选结构材料为低活化铁素体/马氏体钢,该钢种长期在高温和强磁场的环境下服役,其组织演变受到磁场的强烈影响。因此,研究强磁场下低活化钢回火过程中基体组织和合金碳化物的形成与演变机制具有极其重要的科学意义和工程价值。本文在候选低活化钢化学成分（9Cr-WVTa）的基础上,为了简化复杂成分给研究带来的影响,分别设计了含有耐热元素Cr的Fe-C-Cr合金耐热钢和含有耐热元素W的Fe-C-W合金耐热钢。利用扫描电镜、背散射电子衍射、透射电镜等检测分析手段以及第一性原理计算,系统研究了在不同回火温度和回火时间下,12 T强磁场对两种耐热钢的基体组织和合金碳化物的影响。主要结果如下:（1）Fe-C-Cr耐热钢在低温200?C回火3600 s时,基体中析出大量的过渡性碳化物M2C,施加磁场使碳化物数密度升高,这是因为磁场降低了M2C形核势垒,增加M2C形核率。（2）Fe-C-Cr耐热钢低温回火时,位错激活能低,大部分位错不满足位错发生移动...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 低活化钢概述
1.3 极端条件下核聚变用低活化钢的发展现状
1.4 强磁场概述
1.4.1 强磁场发展史
1.4.2 强磁场对铁基材料相变的影响机制
1.4.3 强磁场对马氏体转变的影响
1.4.4 强磁场对贝氏体转变的影响
1.4.5 强磁场对铁素体转变的影响
1.4.6 强磁场对马氏体钢回复再结晶的影响
1.4.7 强磁场对原子扩散的影响
1.4.8 强磁场对碳化物析出行为的影响
1.5 本文的研究内容与意义
第二章 实验材料和分析方法
2.1 引言
2.2 实验材料成分
2.3 试样热处理工艺
2.4 显微组织观察与表征
2.4.1 光学、扫描显微组织观察
2.4.2 透射显微组织观察
2.4.3 背散射电子衍射实验
2.5 碳化物磁性能参数计算
2.5.1 第一性原理计算
2.5.2 魏氏分子场理论
第三章 强磁场对Fe-C-Cr合金钢高温回火过程组织的影响
3.1 引言
3.2 实验材料和方法
3.3 实验结果分析
3.3.1 强磁场下组织形貌演变
3.3.2 强磁场下碳化物析出行为
3.3.3 位错密度统计
3.3.4 大小角度晶界统计
3.3.5 马氏体板条宽度
3.4 分析与讨论
3.4.1 强磁场对碳化物析出密度的影响
3.4.2 强磁场对位错密度的影响
3.4.3 强磁场对马氏体回复的影响
3.5 本章小结
第四章 强磁场对Fe-C-Cr合金钢中低温回火过程组织的影响
4.1 引言
4.2 实验材料和方法
4.3 实验结果分析
4.3.1 强磁场下组织形貌演变
4.3.2 强磁场对碳化物析出规律的影响
4.3.3 位错密度统计
4.3.4 大小角度晶界统计
4.3.5 马氏体板条宽度
4.4 分析与讨论
4.4.1 强磁场对碳化物数密度的影响
4.4.2 强磁场对位错密度的影响
4.4.3 回火温度和磁场强度对马氏体回复的影响
4.5 本章小结
第五章 强磁场和回火时间对Fe-C-W合金钢高温回火过程组织的影响
5.1 引言
5.2 实验材料和方法
5.3 实验结果分析
5.3.1 强磁场下组织形貌演变
5.3.2 磁场条件下碳化物析出规律
5.3.3 位错密度统计
5.4 分析与讨论
5.4.1 强磁场对碳化物析出顺序的影响
5.4.2 回火时间和强磁场对位错密度的影响
5.5 本章小结
第六章 强磁场对Fe-C-W合金钢中低温回火过程组织的影响
6.1 引言
6.2 实验材料和方法
6.3 实验结果分析
6.3.1 强磁场下组织形貌演变
6.3.2 强磁场作用下碳化物析出规律
6.3.3 位错密度统计
6.3.4 大小角度晶界统计
6.3.5 马氏体板条宽度
6.4 分析与讨论
6.4.1 强磁场对碳化物析出的影响
6.4.2 强磁场对位错密度的影响
6.4.3 回火温度和磁场强度对马氏体回复的影响
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 课题展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的论文
附件
本文编号：3589826
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 低活化钢概述
1.3 极端条件下核聚变用低活化钢的发展现状
1.4 强磁场概述
1.4.1 强磁场发展史
1.4.2 强磁场对铁基材料相变的影响机制
1.4.3 强磁场对马氏体转变的影响
1.4.4 强磁场对贝氏体转变的影响
1.4.5 强磁场对铁素体转变的影响
1.4.6 强磁场对马氏体钢回复再结晶的影响
1.4.7 强磁场对原子扩散的影响
1.4.8 强磁场对碳化物析出行为的影响
1.5 本文的研究内容与意义
第二章 实验材料和分析方法
2.1 引言
2.2 实验材料成分
2.3 试样热处理工艺
2.4 显微组织观察与表征
2.4.1 光学、扫描显微组织观察
2.4.2 透射显微组织观察
2.4.3 背散射电子衍射实验
2.5 碳化物磁性能参数计算
2.5.1 第一性原理计算
2.5.2 魏氏分子场理论
第三章 强磁场对Fe-C-Cr合金钢高温回火过程组织的影响
3.1 引言
3.2 实验材料和方法
3.3 实验结果分析
3.3.1 强磁场下组织形貌演变
3.3.2 强磁场下碳化物析出行为
3.3.3 位错密度统计
3.3.4 大小角度晶界统计
3.3.5 马氏体板条宽度
3.4 分析与讨论
3.4.1 强磁场对碳化物析出密度的影响
3.4.2 强磁场对位错密度的影响
3.4.3 强磁场对马氏体回复的影响
3.5 本章小结
第四章 强磁场对Fe-C-Cr合金钢中低温回火过程组织的影响
4.1 引言
4.2 实验材料和方法
4.3 实验结果分析
4.3.1 强磁场下组织形貌演变
4.3.2 强磁场对碳化物析出规律的影响
4.3.3 位错密度统计
4.3.4 大小角度晶界统计
4.3.5 马氏体板条宽度
4.4 分析与讨论
4.4.1 强磁场对碳化物数密度的影响
4.4.2 强磁场对位错密度的影响
4.4.3 回火温度和磁场强度对马氏体回复的影响
4.5 本章小结
第五章 强磁场和回火时间对Fe-C-W合金钢高温回火过程组织的影响
5.1 引言
5.2 实验材料和方法
5.3 实验结果分析
5.3.1 强磁场下组织形貌演变
5.3.2 磁场条件下碳化物析出规律
5.3.3 位错密度统计
5.4 分析与讨论
5.4.1 强磁场对碳化物析出顺序的影响
5.4.2 回火时间和强磁场对位错密度的影响
5.5 本章小结
第六章 强磁场对Fe-C-W合金钢中低温回火过程组织的影响
6.1 引言
6.2 实验材料和方法
6.3 实验结果分析
6.3.1 强磁场下组织形貌演变
6.3.2 强磁场作用下碳化物析出规律
6.3.3 位错密度统计
6.3.4 大小角度晶界统计
6.3.5 马氏体板条宽度
6.4 分析与讨论
6.4.1 强磁场对碳化物析出的影响
6.4.2 强磁场对位错密度的影响
6.4.3 回火温度和磁场强度对马氏体回复的影响
6.5 本章小结
第七章 总结与展望
7.1 全文总结
7.2 课题展望
致谢
参考文献
附录1 攻读博士学位期间发表的论文
附件
本文编号：3589826
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