Cu析出物对α-Fe辐照硬化贡献机理研究

采用分子动力学方法对α-Fe基中不同尺寸(直径0.5—2.5nm)共格Cu析出物和刃型位错12(111){110}的相互作用进行了研究,并深入探讨了不同温度(100—600K)和不同作用位置对析出物和位错相互作用的影响规律。结果表明,随着析出物尺寸的增加,位错受到的阻碍作用随之增大。该现象源于析出物尺寸增加导致位错通过时切割面积增大。同时温度的升高,降低了析出物对位错的阻碍作用,经对比发现1.0nm、1.5nm和2.0nm Cu析出物的临界剪切应力从100K升温至600K时平均降低了0.049Gb/L,而在100K、200K、300K、450K和600K环境下Cu析出物尺寸从1.0nm增至2.0nm时,临界剪切应力平均升高0.096Gb/L,说明析出物尺寸对位错运动阻碍作用的影响大于温度。位错在不同位置通过析出物时,发现从析出物中心通过时受到的阻碍作用最大,且当位错滑移面离析出物中心相等垂直距离时,位错从析出物上半部分通过时受到的阻碍作用均大于下半部分。这可能是由于位错滑移面下方的拉应力场和Cu析出物的压应力场相互作用贡献较大,导致位错运动受到了较大的阻碍作用。

FeCu模型合金中Cu析出物导致硬化的位错动力学研究

压水反应堆压力容器(RPV)钢服役过程经高能中子辐照产生的溶质-缺陷团簇,导致辐照硬化和脆化,是影响其服役寿命的关键因素。利用位错动力学方法结合分子动力学和分子静力学计算获得的缺陷钉扎力,研究了FeCu模型合金中Cu析出物导致硬化的机理,分析了钉扎力、脱钉临界角等因素对计算结果的影响,并对计算结果的置信度进行了分析。结果表明:半径小于1 nm析出物的脱钉判据主要为力判据,需精确计算缺陷对位错的钉扎力;半径大于1 nm析出物的脱钉判据主要为临界角判据,对于Cu析出物,其临界角约为130°。本研究结果对于深入研究RPV钢辐照硬化机理以及预测辐照脆化趋势具有重要意义。

α-Fe中刃型位错和富MnNi析出物相互作用的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学方法对α-Fe中1/2〈111〉{110}刃型位错和富MnNi析出物的相互作用进行了系统性研究。发现体系的临界剪切应力随析出物尺寸的增加而增大,随温度的升高而降低。富MnNi析出物和位错相互作用的临界剪切应力大于纯Cu析出物的。对于2 nm和3 nm富MnNi析出物,Mn原子对位错滑移的影响作用大于Ni原子的,Mn原子倾向于聚集到位错段,起拖拽位错运动作用。4 nm富MnNi析出物出现了体心立方相转变为面心立方和密排六方相现象,进一步提高了析出物对位错滑移的阻碍作用。随着温度的升高,Mn原子对位错段的拖拽作用减弱、析出物的相变程度降低,导致富MnNi析出物对应的临界剪切应力降低,呈较显著的温度依赖性。总而言之,相比于纯Cu析出物,富MnNi析出物表现出对位错滑移更强的钉扎作用,增强了基体的辐照硬化程度。

Nb对铁素体不锈钢中CU析出的影响

主要用透射电镜检测了不含Nb和含0．5％Nb的18％Cr-1．5％Cu不锈钢中富Cu析出物的形成，试样1250℃固溶处理后在500-850℃之间进行不同温度的等温转变，在时效过程中，钢中细小球形富cu溶质区开始形核，这些富Cu区表现为bcc结构，在时效过程中以栾晶方式转变为9R结构，延长时效时间后球形9R-Cu粒子变成棒状fcc-Cu粒子。加Nb钢中的Cu粒子形核和生长完成后就开始形成Laves相Fe2Nb，在钢中加入Nb后，由于Nb原子在铁素体中扩散较慢，延迟了富Cu区的形核。

Cu对9Ni钢强度和低温韧性的影响

研究了Cu含量(质量分数)对9Ni钢强度和低温韧性的影响,并结合显微组织观察和精细结构分析了含铜9Ni钢的强韧化机理.结果表明,经过淬火+两相区淬火+回火(QLT)处理,Cu含量由0提高到1.5%,9Ni钢的室温屈服强度和抗拉强度分别提高约150和105 MPa;随着Cu含量的提高-196℃低温冲击功呈现先增加后降低的趋势,Cu含量为1.0%时达到最高值157 J,而所有含铜9Ni钢的冲击功均保持在较高的水平。随着Cu含量的增加,钢中二次回火马氏体增加而铁素体减少;颗粒或短杆棒状Cu析出物在基体上析出,组织强化与析出强化共同使钢的强度提高。同时,Cu的加入提高了二次回火马氏体板条边界上的逆转奥氏体含量,并富集于逆转奥氏体中提高其稳定性,从而提高了钢的低温韧性。

回火工艺对含Cu低碳微合金钢硬度及微观组织的影响

通过硬度试验、TEM等方法研究了一种含Cu低碳微合金钢不同温度及时间回火后的硬度变化及微观组织。结果表明：不同回火温度条件下,其短时间回火硬度均低于淬火态;长时间回火硬度变化趋势不同,500℃回火硬度最高且趋势平稳,600℃回火硬度最低,并呈下降趋势;其回火组织均为板条结构,并随温度升高和时间延长,板条间距变宽但未有再结晶现象,保持良好的热稳定性;600℃回火硬度下降趋势是基体组织软化与Cu析出物过时效现象共同作用的结果。