利用小角中子核磁散射分离研究AerMet100钢中纳米析出相的形貌和成分

AerMet100超高强度钢以其优异的力学性能广泛应用于飞机起落架。其超高强度主要源于合金回火过程中产生的大量M_(2)C型针状析出相的二次硬化作用。由于AerMet100高强钢中的纳米析出相与马氏体基体共格且尺寸细小,无法进行萃取,很难采用传统成像手段对其尺寸和成分进行准确表征。本工作结合TEM和XRD的观测结果,采用小角中子散射(SANS)技术分别对454、482、486和498℃回火5 h的AerMet100合金钢中M_(2)C型针状析出相的尺寸、分布和含量进行了定量表征。通过在SANS实验时施加1.1 T横向磁场并对数据沿平行和垂直磁场方向按角度规约,实现了对数据的核、磁散射分离。对核散射曲线的模型拟合结果显示,合金中针状析出相平均长度为6~16 nm,平均直径为1~2 nm,针状碳化物相的体积分数随退火温度升高由0.54%逐渐提高至5.19%。磁散射数据得到的碳化物结构参数均大于核散射结果,说明在碳化物与马氏体基体相界面存在自旋错排的纳米磁畴区。此外,通过对碳化物和基体相中子核磁散射长度密度的对比计算,推断出针状碳化物的可能的化学组成和密度分别为:(Cr_(0.4)Mo_(1.6))C和8.55 g/cm^(3)。