基于双级固溶热处理新工艺的双相不锈钢组织调控及其强化机理研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    U1960115
  • 项目类别：
    联合基金项目
  • 资助金额：
    60.0万
  • 负责人：
    王建军
  • 依托单位：
    东北大学
  • 学科分类：
    E0414.材料冶金加工
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

To obtain high strength on the basis of maintaining excellent corrosion resistance and toughness through innovative heat treatment processes is one of the key researches in the field of duplex stainless steel. Strengthening the steel materials by microstructure refinement is still the most effective method. In the present study, a novel self-designed single-phase zone + dual-phase zone two-stage solid solution treatment will be performed to widely-used 2205 duplex stainless steel for its shortcoming of coarse and heterogeneous microstructures. By means of optical microscope (OM), laser scanning confocal microscope (LSCM), scanning electron microscope (SEM) equipped with electron backscattered diffraction (EBSD), high resolution transmission electron microscope (HRTEM), electron probe micro-analyzer (EPMA), X-ray diffraction (XRD) and neutron diffraction characterization and mechanical testing, microstructure refinement and macro- and microscopic mechanical behaviors are to be investigated. Morphological evolution of the reformed austenite in duplex stainless steel with the new heat treatment process will be systematically studied, and the refinement mechanism of reformed austenite will be discussed. The interfacial characteristics of δ/γ phases and their change with the evolution of microstructures are to be analyzed. The excitation and slip mechanism of dislocations in δ and γ phases under cold deformation will be examined to clarify the elastic-plastic behavior of two phases. The strengthening mechanism of refined 2205 duplex stainless steel is to be elucidated on a microscale. With this project, it is expected to provide theoretical guidance for the development and production of a new generation of high-quality duplex stainless steel. It is of great significance to the development of China's stainless steel industry and the upgrading of duplex stainless steel products.
通过热处理工艺创新，使不锈钢在维持良好耐蚀性和韧性的基础上获得高强度，是目前双相不锈钢领域的重点研究方向之一。通过细化组织来实现强化仍是钢铁材料最为有效的强化手段。为此，本项目拟以量大面广的2205 DSS为对象，针对其组织粗大及不均匀性问题，利用自主设计的单相区+双相区双级固溶处理新工艺，结合OM、LSCM、SEM、EBSD、HRTEM、EPMA以及XRD和中子衍射等表征手段和力学性能测试，开展双相不锈钢的组织细化和宏微观力学行为研究，揭示新工艺下钢中再生奥氏体的形貌演变规律，解析再生奥氏体的细化机制，分析双相组织演变过程中δ/γ的界面特征及其变化规律，考察位错在δ和γ两相中的激发和滑移过程，探讨δ和γ两相的弹塑性力学行为，从微观层面阐明细晶2205 DSS的强化机理。本项目的实施有望为新一代高品质双相不锈钢的研发和生产提供理论指导，对我国不锈钢产业的发展和产品的升级换代具有重要的意义。

结项摘要

随着我国双相不锈钢产品结构的优化，高等级双相不锈钢材的需求量逐渐增加。但钢中存在的微观组织不均匀性问题，对其力学性能、耐腐蚀性能及实际应用造成一定的影响。针对上述问题，本项目以主流钢种2205 DSS为主要研究对象，通过热处理工艺创新和优化，开展了微观组织调控和力学性能表征研究，揭示了钢中细小再生奥氏体的形成机制，解析了组织演变过程中α/γ的界面特征及其变化规律，探究了位错在α和γ两相中的激发和滑移机制，从微观层面阐明了2205 DSS 的强化机理，并提出了进一步提高单相区+双相区双级固溶处理2205 DSS力学性能的优化工艺。.研究结果表明，随着双相区温度的降低，再生奥氏体的形貌发生魏氏→针状→等轴的演变。一定条件下，可以在铁素体基体中获得均匀分布的等轴奥氏体，再生奥氏体与铁素体基体之间保持K-S或N-W取向关系，且两相比例接近1:1。Cr、Ni和Mo合金元素在铁素体和奥氏体两相中的配分行为，是控制再生奥氏体长大的重要因素。双级固溶处理2205DSS在拉伸时，位错在两相中连续滑移，直至在原始铁素体晶界处发生塞积形成应变集中，不同取向的铁素体晶粒作为一个整体发生不同方向上的倾转，造成试样表面的晶粒状橘皮现象，可通过双级固溶处理后增加室温轧制和短时退火工序予以消除。实验钢最佳优化工艺下，屈服强度达722 MPa，抗拉强度达985 MPa，断裂延伸率达42%，强塑积为41,370 MPa•%，比传统固溶处理后的强塑积提高约90%。形变过程中奥氏体首先发生屈服，促使铁素体的晶格应变随着载荷的增加快速增加，应变集中在相界和铁素体亚晶界处，表现出轻微的应力应变分配行为。铁素体发生屈服后，应变从晶界传递至奥氏体和铁素体晶粒内。随应变量增加，位错可在相界处发生塞积，沿相界产生的GNDs密度增加，形成应变梯度，发生异变诱导强化作用。.本项目的研究结果可以为新一代高品质双相不锈钢、超级乃至特超级双相不锈钢的研发和生产提供理论指导，对我国不锈钢产业的发展和产品的升级换代具有重要的意义，在诸多应用领域具有巨大的应用前景。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（1）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Precipitation process of vanadium carbide in M23C6 by atomic-scale configuration analysis
原子尺度构型分析M23C6中碳化钒的析出过程
  • DOI：
    10.1007/s10853-019-03965-z
  • 发表时间：
    2020-01
  • 期刊：
    Journal of Materials Science
  • 影响因子：
    4.5
  • 作者：
    An F. -C.;Zhang Y.;Wang J. -J.;Zhao S. -X.;Yuan G.;Liu C. -M.
  • 通讯作者：
    Liu C. -M.
Tailoring cementite precipitation and mechanical properties of quenched and tempered steel by nickel partitioning between cementite and ferrite
通过渗碳体和铁素体之间的镍分配来调节调质钢的渗碳体析出和力学性能
  • DOI：
    10.1016/j.msea.2020.140686
  • 发表时间：
    2020-12
  • 期刊：
    Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    An F. -C.;Wang J. -J.;Zhao S. -X.;Liu C. -M.
  • 通讯作者：
    Liu C. -M.
High-resolution multiscale modeling of mechanical behavior of cold-drawn pearlitic steels
冷拉珠光体钢力学行为的高分辨率多尺度建模
  • DOI：
    10.1016/j.jmrt.2021.10.087
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Journal of Materials Research and Technology
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Xutao Huang;Jianjun Wang;Sixin Zhao;Zan Yao;Chunming Liu
  • 通讯作者：
    Chunming Liu
Investigation on vanadium carbide transformations in M23C6 carbide by experimental observation and crystallographic analysis
通过实验观察和晶体分析研究M23C6碳化物中碳化钒的转变
  • DOI：
    10.1016/j.matchar.2020.110485
  • 发表时间：
    2020-09
  • 期刊：
    Materials Characterization
  • 影响因子：
    4.7
  • 作者：
    An F. -C.;Wang J. -J.;Zhao S. X.;Yuan G.;Liu C. -M.
  • 通讯作者：
    Liu C. -M.
22MnCrNiMo高强钢连续冷却过程中的马氏体相变行为
  • DOI：
    10.13289/j.issn.1009-6264.2020-0242
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    材料热处理学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    赵四新;薛兴坤;王建军
  • 通讯作者：
    王建军

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其他文献

Tensor restricted isometry property analysis for a large class of random measurement ensembles
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  • 通讯作者：
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    --
  • 作者：
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  • 通讯作者：
    刘玉
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  • 影响因子：
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  • 作者：
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    2020
  • 期刊：
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  • 作者：
    赵静;梁前勇;尉建功;陶军;杨胜雄;梁金强;陆敬安;王建军;方允鑫;龚跃华;何雪宝
  • 通讯作者：
    何雪宝
双条横稳电磁制动板坯结晶器内钢液流动与传热及凝固耦合的数值模拟
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    岳强;周俐;王建军
  • 通讯作者：
    王建军

其他文献

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王建军的其他基金

磁性合金中的“磁有序强化”现象及其机理探索
  • 批准号：
    51471048
  • 批准年份：
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  • 批准号：
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    2009
  • 资助金额：
    20.0 万元
  • 项目类别：
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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