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Practice and theory in the design of martensitic steels

Practice and theory in the design of martensitic steels
马氏体钢设计的实践与理论
批准号:
EP/V001809/1
负责人:
W Rainforth
金额:
$56.93万
依托单位:
依托单位国家:
英国
项目类别:
Research Grant
财政年份:
2021
资助国家:
英国
项目状态:
未结题
起止时间:
2021 至 --

项目摘要

项目成果

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中文摘要
翻译
早在欧洲铁器时代的第一个世纪,就有关于钢淬火的文字记录。在荷马笔下,我们发现“……就像铁匠用斧头或大斧头……把发出嘶嘶声的刀刃深深地插进冷水中:钢铁的力量从何而来……”调质钢的考古证据早在几个世纪前就存在了。回火被认为是为了降低淬火钢的极高硬度和脆性所必需的。另一方面,低成本淬火马氏体钢和冷拔珠光体钢的强度已达到极限。我们建议把取消回火工序的激进举措推向极限,设计出新的复相,如淬火、韧性、贫钢(低成本、资源高效)(Matles)。关键是利用最近获得的对体心立方金属塑性的理解;加工硬化;以及溶解碳、位错和金属碳氮化物之间的相互作用。这将与新的最先进的实验技术结合在一起:特别是进动电子显微镜和张应力松弛。这些强有力的结合将为我们提供操纵和开发层状板条马氏体微结构(HiLaMM)的手段。我们设计的新钢材将拥有出色的绿色资质:资源效率、可回收利用、高强度/重量比。我们的愿景是电动汽车经济、海上风电场结构组件的轻量化以及用于海底和土木工程项目的超强电缆。绕一圈,我们的成果将为材料科学的现代理论提供信息,为世界上一个突出的科学问题提供解决方案:加工硬化的本质是什么?(为什么我不能把你刚才弄弯的扑克牌弄直?)
英文摘要
Written records of the quenching of steel exist as early as the first century of the European Iron Age. In Homer we find "... As when the smith an hatchet or a large axe ... plunges the hissing blade deep in cold water: whence the strength of steel ..." Archeological evidence for quenched and tempered steel exists from several centuries earlier. Tempering has been regarded as essential in order to mitigate the extreme hardness and brittleness of as-quenched steel. On the other hand the strength limit has been reached in low cost hardened martensitic and hard-drawn pearlitic steels. We propose to push the envelope making the radical move of dispensing with the tempering step and designing new multiphase, as quenched, tough, lean (low cost, resource efficient) steel (MATLeS). The key is to exploit recently acquired understanding of the plasticity of body centered cubic metals; work hardening; and interplay between dissolved carbon, dislocations and metal carbonitrides. This will be put together with novel state-of-the-art experimental techniques: in particular precession electron microscopy and tensile stress relaxation. In powerful combination these will furnish us with the means to manipulate and exploit the hierarchical lath martensite microstructure (HiLaMM). The new steels we design will have excellent green credentials: resource efficiency, recyclability, high strength-to-weight ratio. Our vision is toward the electric vehicle economy, light-weighting of structural offshore wind farm components and super-strong cables for undersea and civil engineering projects. Making full-circle, our outcomes will inform modern theories in materials science, advancing solutions to one of the world's outstanding scientific questions: what is the nature of work hardening? (Why can I not straighten the poker you have just bent?)
期刊论文(9)
专著(0)
科研奖励(0)
会议论文
Dynamic strain aging and the role of the Cottrell atmosphere
动态应变老化和 Cottrell 气氛的作用
DOI: 10.1103/physrevmaterials.6.063603
发表时间: 2022
期刊: Physical Review Materials
影响因子: 3.4
作者: [Katzarov I]
通讯作者: Katzarov I
DOI: 10.1103/physrevmaterials.6.l100801
发表时间: 2022-10-13
期刊: PHYSICAL REVIEW MATERIALS
影响因子: 3.4
作者: [Restrepo,Sebastian Echeverri, Andric,Predrag, Paxton,Anthony T.]
通讯作者: Paxton,Anthony T.
DOI: 10.1038/s41586-021-03246-3
发表时间: 2021-03
期刊: Nature
影响因子: 64.8
作者: [Gao J, Jiang S, Zhang H, Huang Y, Guan D, Xu Y, Guan S, Bendersky LA, Davydov AV, Wu Y, Zhu H, Wang Y, Lu Z, Rainforth WM]
通讯作者: Rainforth WM
DOI: 10.1007/s11661-021-06534-9
发表时间: 2021-03
期刊: Metallurgical and Materials Transactions A
影响因子: --
作者: [T. Kwok;P. Gong;X. Xu;J. Nutter;W. M. Rainforth;D. Dye]
通讯作者: T. Kwok;P. Gong;X. Xu;J. Nutter;W. M. Rainforth;D. Dye
共 9 条
    Sir Henry Royce Institute - Sheffield Build
    • 批准号:
      EP/P025285/1
    • 项目类别:
      Research Grant
    • 资助金额:
      $1117.59万
    • 财政年份:
      2016
    • 负责人:
      W Rainforth
    • 依托单位:
    Sir Henry Royce Institute -Sheffield Equipment
    • 批准号:
      EP/P02470X/1
    • 项目类别:
      Research Grant
    • 资助金额:
      $1940.49万
    • 财政年份:
      2016
    • 负责人:
      W Rainforth
    • 依托单位:
    Designing alloys for resource efficiency (DARE)- a manufacturing approach
    • 批准号:
      EP/L025213/1
    • 项目类别:
      Research Grant
    • 资助金额:
      $411.12万
    • 财政年份:
      2014
    • 负责人:
      W Rainforth
    • 依托单位:
    Novel 3D coating of bioactive glass and metallic composites
    • 批准号:
      EP/L505158/1
    • 项目类别:
      Research Grant
    • 资助金额:
      $18.54万
    • 财政年份:
      2013
    • 负责人:
      W Rainforth
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金
    Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
    • 批准号:
      24ZR1403900
    • 项目类别:
      省市级项目
    • 资助金额:
      --
    • 批准年份:
      2024
    • 负责人:
      SATOSHI NAWATA
    • 依托单位:
    Fibered纽结的自同胚、Floer同调与4维亏格
    • 批准号:
      12301086
    • 项目类别:
      青年科学基金项目
    • 资助金额:
      30.00万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      何东泰
    • 依托单位:
    基于密度泛函理论金原子簇放射性药物设计、制备及其在肺癌诊疗中的应用研究
    • 批准号:
      82371997
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      48.00万元
    • 批准年份:
      2023
    • 负责人:
      张春富
    • 依托单位:
    基于isomorph theory研究尘埃等离子体物理量的微观动力学机制
    • 批准号:
      12247163
    • 项目类别:
      专项项目
    • 资助金额:
      18.00万元
    • 批准年份:
      2022
    • 负责人:
      黄栋
    • 依托单位: