【摘 要】
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高强钢在航空航天、交通运输等国民经济中发挥支撑作用,是未来轻量化结构设计的关键材料。传统微合金化高强度钢存在析出相数量有限、析出尺寸不够合理且分布不均匀等缺陷,既降低了材料的塑性又严重影响服役安全性。此外,昂贵的制备成本也限制了其实际应用,成为困扰高端钢铁工业发展的难题。针对低成本高性能钢的目标,本文设计了两种超低碳Ti-Mo-xNb系微合金钢,通过高密度的相间纳米析出强化,开发具有优异的强度、塑
【基金项目】
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国家自然科学基金项目-新一代原子团簇和纳米相间析出复合强化铁素体超高强韧化钢:合金成分设计、团簇结构演化及强韧化机理；
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高强钢在航空航天、交通运输等国民经济中发挥支撑作用,是未来轻量化结构设计的关键材料。传统微合金化高强度钢存在析出相数量有限、析出尺寸不够合理且分布不均匀等缺陷,既降低了材料的塑性又严重影响服役安全性。此外,昂贵的制备成本也限制了其实际应用,成为困扰高端钢铁工业发展的难题。针对低成本高性能钢的目标,本文设计了两种超低碳Ti-Mo-xNb系微合金钢,通过高密度的相间纳米析出强化,开发具有优异的强度、塑性/韧性、成形性和成本相结合的结构材料。通过高温压缩和等温转变实验,研究了超低碳Ti-Mo-xNb系微合金钢的高温变形以及等温过程中铁素体相变和相间规律,主要内容和结论如下:（1）确定了 Ti-Mo-xNb钢的峰值应力模型,结果表明:Nb对峰值应力的强化作用在高变形温度、高应变速率下更为明显;（2）结合Bergstrom和KJMA模型,首次构建了 Ti-Mo-xNb钢两阶段流变应力的数学物理模型,平均相对误差均小于5%。基于此,综合分析了 Nb和变形条件对物理参量的影响规律:Nb加速了实验钢的硬化行为,引起更高的峰值位错密度,说明Nb在较高Z参数条件下的微合金化作用更为显著;（3）随着等温时间的延长,铁素体的体积分数和晶粒尺寸均呈现先迅速增加、后逐渐趋于平缓的趋势;Nb延缓了铁素体的相变动力学,促进了铁素体晶粒细化,提高了基体的强度;（4）当等温时间为1200s时,Ti-Mo-xNb钢中存在相间纳米析出行为,尺寸约为2～3nm,铁素体硬度达峰值;随着保温实验延长,相间析出粒子的数量增多,但尺寸和面间距增加;Nb促进了相间析出行为;（5）变形大大缩短了铁素体相变的孕育时间,使铁素体转变动力学提前;变形有效细化了铁素体的晶粒尺寸,缩短了相间析出的开始时间。
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