鋁熱法制備納米結構鋼鐵材料的力學性能及組織作用機制研究.pdf

1、本論文綜述了納米結構鋼鐵材料的強韌化方法、研究現(xiàn)狀、力學性能、制備方法和鋁熱反應熔化法制備納米結構鋼鐵材料的研究進展，通過實驗研究了鋁熱法制備的塊體納米結構鋼鐵材料的硬度、壓縮性能、拉伸性能、摩擦性能和高溫力學性能，總結了沉積底材和含碳量對納米結構材料性能的影響，概括為以下幾條：
　　 1.在銅底材和玻璃底材條件下制得了納米晶純鐵，其硬度和壓縮屈服強度得到了明顯提高，玻璃底材純鐵的晶粒尺寸小于銅底材純鐵的晶粒尺寸，玻璃底材純鐵的

2、屈服強度高于銅底材純鐵的屈服強度。與普通純鐵相比，銅底材純鐵的抗拉強度高了43MPa而延伸率較低，玻璃底材純鐵的抗拉強度略有降低且塑性較差。玻璃底材純鐵的組織不夠均勻，玻璃底材純鐵的抗拉強度和延伸率低于銅底材純鐵的抗拉強度和延伸率。銅底材純鐵的斷裂為韌性斷裂，玻璃底材純鐵的斷裂為韌性和脆性混合斷裂。
　　 2.所制備的20鋼和45鋼為納米晶/微米晶雙相碳鋼，鐵素體為納米晶，珠光體為微米結構。銅底材和玻璃底材20鋼的布氏硬度相對于

3、普通20鋼略有提高，銅底材和玻璃底材45鋼的布氏硬度都低于普通45鋼的布氏硬度。銅底材和玻璃底材20鋼和45鋼的屈服強度都有了明顯提高。玻璃底材20鋼和45鋼的鐵素體晶粒尺寸和珠光體層間距較小，其壓縮屈服強度分別高于銅底材20鋼和45鋼的壓縮屈服強度。銅底材20鋼的組織較為均勻，其抗拉強度和延伸率高于銅底材20鋼的抗拉強度和延伸率。玻璃底材45鋼的組織較為均勻，其抗拉強度和延伸率高與銅底材45鋼的抗拉強度和延伸率。銅底材20鋼的斷口為韌

4、性斷裂，玻璃底材20鋼為脆性斷裂，銅底材和玻璃底材45鋼為韌性斷裂。銅底材45鋼經(jīng)等溫處理后，鐵素體晶粒長大，其硬度和強度明顯下降，延伸率升高。
　　 3.鋁熱法制備的T8鋼的珠光體片間距較大。與普通T8鋼相比，銅底材和玻璃底材T8鋼的壓縮屈服強度沒有明顯變化，抗拉強度有了很大下降，延伸率相差不大。銅底材和玻璃底材T8鋼的力學性能相近，其斷口呈河流狀花樣的解理斷裂，為脆性斷裂。從純鐵到T8鋼，隨著含碳量的增加，材料的強化效果逐漸

5、減弱，而延伸率與普通材料相比差距逐漸減小。
　　 4.隨著碳含量的增加，鋁熱法制備的白口鐵的硬度、抗壓強度和抗拉強度出現(xiàn)先增大后減小的趨勢，而延伸率逐漸降低。與電弧爐制備的亞共晶白口鐵相比，銅底材和玻璃底材亞共晶白口鐵的硬度、抗壓強度、抗拉強度和延伸率都明顯較高，銅底材亞共晶白口鐵的硬度、抗壓強度和抗拉強度高于玻璃底材亞共晶白口鐵的，玻璃底材亞共晶白口鐵的延伸率較高為3％。鋁熱法制備的白口鑄鐵的斷口為脆性斷裂，但塑性得到了明顯改