合金元素偏聚与析出对钢中α/γ界面迁移行为的影响

作者:董浩凯

丛书名:清华大学优秀博士学位论文丛书

定价:79元

印次:1-1

ISBN:9787302684213

出版日期:2025.07.01

印刷日期:2025.07.23

图书责编:李双双

图书分类:学术专著

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"本着“由简入繁”的研究思路,本书首先通过高精度实验系统研究了Fe-C二元体系中α/γ界面的迁移动力学,导出了其本征迁移率,为后续界面本征摩擦的可靠估算提供了支持;接着结合实验与理论模型定量分析了含Nb低碳钢中相间析出碳化物对移动α/γ界面的钉扎作用,阐明了其物理本质;最后对Fe-C-Nb模型合金的铁素体相变进行了深入探究,揭示了元素偏聚与析出对钢中相变动力学的影响规律。 本书适合金属材料专业的研究生、从事金属固态相变研究工作的学者及高校教师阅读参考。"

董浩凯,浙江宁波人。2016-2021年就读于清华大学材料学院攻读研究生博士学位,2021年获工学博士学位。现就职于华南理工大学(2021.08至今)机械与工程学院。主要从事先进高强钢的相变机理与材料设计方面的研究工作。截至目前,共发表SCI论文8篇,中文综述1篇,包括Acta Materialia(3篇)、Scripta Materialia(1篇)等高水平期刊论文,主持中国博士后基金面上项目1项。荣获2020年度Acta Student Award 奖(全球15 人)、日本ISIJ 钢铁学会***poster 奖、清华大学优秀博士论文奖、博士研究生“国家奖学金”等国内外奖项。

导师序言 钢铁材料是一个很奇妙的材料,虽然用途极广,人人熟悉,并被长期广泛深入研究,但其多变的、复杂的内部结构和变化过程一直吸引着学术界的广泛兴趣,而且还有着很多未解之谜。在纯铁中加入千分之几的碳就可以把其强度提高数倍,甚至同样化学成分的钢铁仅仅通过热处理,强度也可以相差数倍。除了储量丰富外,这也是其成为工业界使用量最大的金属材料的一个重要原因(中国目前实际钢产量接近每年人均1 t)。作为现代工业的基石,其性能的持续提升优化始终是材料科学研究的核心驱动力。微观组织的精确调控是实现钢铁材料高性能化的关键,而固态相变作为理解组织演变的核心物理过程,其机理研究兼具重要的科学意义与工程价值。 在众多影响钢铁相变的因素中,合金元素的作用尤为复杂,特别是强碳化物形成元素(如 Nb、V、Ti)在界面处的偏聚与相间析出行为,因涉及热力学、动力学、晶体学等多尺度、多物理场的强耦合作用,成为物理冶金领域长期以来的研究难点和前沿热点。董浩凯博士的论文以此为切入点,聚焦于“合金元素偏聚与析出对钢中奥氏体/铁素体(α/γ)界面迁移行为的影响”,开展了一系列系统而深入的研究,取得了阶段性的创新成果。其论文入选“清华大学优秀博士学位论文丛书”,实至名归。 通览全书,作者展现了清晰的“由简入繁”研究思路。他首先回归基础,以高纯 FeC 二元模型合金为研究对象,利用高精度的场发射电子探针显微分析直接测定生长中的仿晶界铁素体与魏氏体铁素体前沿奥氏体中的碳浓度。这一关键数据使得能量耗散值的精确估算成为可能。结合对界面迁移速率的细致测量,作者定量对比估算出了非共格与半共格两种不同类型相界面的本...

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第1章绪论

1.1选题背景及意义

1.2Fe-C二元体系中的铁素体相变

1.3合金元素对钢中铁素体相变的影响

1.3.1合金元素对铁素体长大动力学的影响

1.3.2溶质拖曳效应

1.4低合金钢中的相间析出行为

1.4.1相间析出组织

1.4.2相间析出机制

1.4.3相间析出与移动α/γ界面间的交互作用

1.5研究目标与内容

第2章α/γ相界面本征迁移率的定量估算

2.1本章引言

2.2实验方法

2.2.1材料及热处理

2.2.2组织观察

2.2.3原奥氏体晶粒尺寸的测量

2.2.4α/γ位向关系的测定

2.2.5铁素体厚度的测量

2.2.6未转变奥氏体中C浓度的测量

2.3实验结果

2.3.1晶界铁素体与魏氏体铁素体的长大速率

2.3.2界面奥氏体一侧C浓度与能量耗散

2.4本章讨论

2.4.1界面本征迁移率的定量估算

2.4.2界面本征迁移率与界面结构的关系

2.5本章小结

第3章相间析出碳化物对α/γ界面的钉扎作用

3.1本章引言

3.2实验方法及模型

3.2.1实验方案设计

3.2.2实验步骤

3.2.3模型

3.3实验结果

3.3.1界面迁移前后的微观组织

3.3.2相间析出碳化物对移动界面的钉扎(α→γ)

3.3.3相间析出碳化物对移动界面的钉扎(γ→α)

3.4本章讨论

3.4.1钉扎力数值的精度分析

3.4.2相变方向对钉扎力的影响

3.4.3与经典Zener及其改进模型作对比

3.5本章小结

第4章Nb界面偏聚对铁素体长大动力学的影响

4.1本章引言

4.2实验... 查看详情

本书针对合金元素偏聚与析出对钢中α/γ界面迁移行为的影响展开研究,选题具有重要的理论意义和应用价值。相关成果发表在金属领域**期刊Acta Materialia和Scripta Materialia上,并荣获清华大学优秀博士论文奖。


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