高溫和低張應(yīng)力作用下鋼中磷的非平衡晶界偏聚及其動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、合金元素（特別是微量元素）在晶界上的偏聚對(duì)工程材料的力學(xué)行為有著深刻的影響，多年來(lái)一直是冶金工作者和材料學(xué)工作者感興趣的問(wèn)題。溶質(zhì)原子的晶界偏聚可分為平衡晶界偏聚和非平衡晶界偏聚兩大類。對(duì)平衡偏聚的研究起步比較早，理論趨于成熟，但對(duì)非平衡偏聚的研究目前還存在很多空白和未知的領(lǐng)域，尤其是應(yīng)力作用引起的非平衡晶界偏聚。
　　本文以2.25Cr-1Mo鋼為實(shí)驗(yàn)材料，在低張應(yīng)力作用引起的非平衡偏聚條件下以Xu模型為理論基礎(chǔ)，通過(guò)AES實(shí)驗(yàn)

2、測(cè)量了520℃、40 MPa條件下，7種不同的應(yīng)力時(shí)效時(shí)間的P的晶界濃度，結(jié)果表明：
　　在張應(yīng)力導(dǎo)致的晶界偏聚試驗(yàn)中，試驗(yàn)鋼在520℃，40MPa張應(yīng)力時(shí)效過(guò)程中產(chǎn)生了明顯的非平衡晶界偏聚現(xiàn)象，臨界時(shí)間為30min，超過(guò)臨界時(shí)間以后P原子的晶界濃度緩慢下降，時(shí)效15h以后，晶界濃度回到平衡值。
　　Misra RDK對(duì)非平衡晶界偏聚的解釋建立在蠕變機(jī)制的基礎(chǔ)上，他的實(shí)驗(yàn)合金發(fā)生了蠕變，而對(duì)于未發(fā)生蠕變及其它塑性變形的低張應(yīng)

3、力引起的非平衡晶界偏聚，Xu模型是適用的。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)和模擬得到的結(jié)論驗(yàn)證了Xu模型的有效性，驗(yàn)證了它對(duì)低張應(yīng)力作用下的非平衡晶界偏聚的解釋是合理的。
　　試驗(yàn)材料中P原子及P－空位復(fù)合體擴(kuò)散系數(shù)的模擬結(jié)果與參考文獻(xiàn)中模擬結(jié)果較為接近，張應(yīng)力增加了溶質(zhì)原子-空位復(fù)合體的擴(kuò)散系速率，降低了溶質(zhì)原子的擴(kuò)散速率。在模擬數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，得到了反偏聚過(guò)程中P原子擴(kuò)散系數(shù)隨應(yīng)力時(shí)效時(shí)間變化的規(guī)律Di=10(-0.00121×t-20.73485