發(fā)布時(shí)間：2020-12-24 21:43

　　強(qiáng)磁場(chǎng)下鋼鐵材料的相變已經(jīng)成為現(xiàn)代鋼鐵材料研究的重點(diǎn)熱點(diǎn),而強(qiáng)磁場(chǎng)下相變組織成分變化和物理機(jī)制是探索強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)金屬相變影響研究的重中之重。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察和理論計(jì)算研究了低溫貝氏體相變的組織轉(zhuǎn)變和熱力學(xué)機(jī)制,探索磁場(chǎng)作用下的貝氏體相變過程中的碳擴(kuò)散和碳分配。其中,本文主要根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立了不同碳含量的貝氏體鐵素體模型,結(jié)合第一性原理、魏氏分子場(chǎng)理論和相關(guān)的熱力學(xué)數(shù)據(jù),計(jì)算了磁自由能的變化,半定量分析了磁場(chǎng)下碳原子分配的熱力學(xué)機(jī)制。同時(shí),還研究了M₂₃C₆碳化物在磁場(chǎng)下提前析出的熱力學(xué)穩(wěn)定性。主要結(jié)論如下:（1）磁場(chǎng)作用下貝氏體鐵素體的碳含量降低了。EPMA線掃和點(diǎn)掃實(shí)驗(yàn)分別定性和定量地測(cè)量了磁場(chǎng)下貝氏體鐵素體碳含量的降低,且貝氏體鐵素體的納米硬度值的降低從側(cè)面驗(yàn)證了這一實(shí)驗(yàn)結(jié)論。（2）貝氏體鐵素體碳含量越低其結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定。通過對(duì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)建立的貝氏體鐵素體的晶胞模型進(jìn)行計(jì)算和分析,貝氏體鐵素體碳含量越低其形成能越小,并且其晶胞結(jié)構(gòu)變化率越小,表明其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越好。（3）磁場(chǎng)作用下,貝氏體鐵素體的磁矩增大。這是由于磁場(chǎng)誘導(dǎo)磁交換耦合的增加,而磁交... 

【文章來源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Fe20Cr3C6中Cr1、Cr2和C原子周圍的最近鄰配位Fe原子形成穩(wěn)定骨架的情況

武漢科技大學(xué)碩士論文54密度（黑色曲線）要大，如此，F(xiàn)e23C6的自旋向上的態(tài)密度與自旋向下態(tài)密度的差值也變大了，說明Fe23C6的磁性大于Fe20Cr3C6的，Cr原子加入Fe23C6后，削弱了整體的磁性。圖5.2(a)Fe20Cr3C6碳化物的TDOS圖和各原子的PDOS圖，(b)Fe20Cr3C6與Fe23C6的TDOS圖對(duì)比

武漢科技大學(xué)碩士論文55圖5.3Fe20Cr3C6碳化物各個(gè)原子軌道PDOS圖，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別代表Cr1、Cr2、Fe3、Fe4和C原子的PDOS圖由圖5.3可以看出Cr原子和Fe原子的態(tài)密度主要由d軌道貢獻(xiàn)，s，p軌道的貢獻(xiàn)很校C原子的態(tài)密度的低能帶（-14～-10.5eV）由2s軌道貢獻(xiàn)，較高能帶1（-8～-4eV）由2p軌道貢獻(xiàn)，d軌道沒有電子，故沒有貢獻(xiàn)。結(jié)合圖5.2(a)可知，F(xiàn)e20Cr3C6的態(tài)密度低能帶（-14～-10.5eV）由C原子2s軌道貢獻(xiàn)，F(xiàn)e原子s，p軌道有微弱的貢獻(xiàn)，較高能帶1（-8～-4eV）主要由Fe原子3d軌道和C原子2p軌道貢獻(xiàn)。C原子的2s軌道和Fe原子的3p軌道在低能帶發(fā)生部分sp雜化，且C的2p軌道與Fe的3d軌道在較高能帶1發(fā)生pd雜化，形成部分共價(jià)鍵。較高能帶2（-4～0eV）則主要有Fe原子和Cr原子的3d軌道貢獻(xiàn)，可以看出，F(xiàn)e原子的態(tài)密度總體向上，而Cr原子的態(tài)密度總體向下，這導(dǎo)致了這兩種原子磁矩方向相反。且在費(fèi)米面附近（E=0eV）并沒有出現(xiàn)能隙，說明Fe20Cr3C6是具有金屬性的[83,84]。5.4M23C6碳化物的磁致磁性與磁致穩(wěn)定性5.4.1M23C6碳化物的磁致磁性為了與其它幾種碳化物進(jìn)行比較，我們利用魏氏分子場(chǎng)理論對(duì)碳化物Fe2C、Fe3C、Fe23C6和Fe20Cr3C6的磁矩進(jìn)行計(jì)算，得出磁矩隨溫度和磁場(chǎng)變化曲線。圖5.4顯示，溫度為0K時(shí)的磁矩是各碳化物在基態(tài)時(shí)的平均原子磁矩，F(xiàn)e2C、Fe3C、Fe23C6、Fe20Cr3C6的平均原子磁矩由VASP計(jì)算所得分別為1.07B、1.43B、1.58B、0.95B。對(duì)于所有碳化物，紅色、藍(lán)色、黑色曲線分別表示為12T、6

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]受控?zé)岷司圩冄芯窟M(jìn)展[J]. 楊青巍,丁玄同,嚴(yán)龍文,鐘武律.  中國核電. 2019(05)
[2]合金碳化物（Fe,Mo）3C的磁性及磁致熱力學(xué)性質(zhì)[J]. 熊雨雷,侯廷平,李自華,林恒福,李鈺,吳開明.  武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2019(05)
[3]核聚變堆包層結(jié)構(gòu)材料研究進(jìn)展及展望[J]. 徐玉平,呂一鳴,周海山,羅廣南.  材料導(dǎo)報(bào). 2018(17)
[4]典型上、下貝氏體金相組織的制備[J]. 孫巧玲,渠亞男,韓濤潔.  九江學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2011(01)
[5]低碳貝氏體鋼焊接接頭力學(xué)性能及缺陷分析[J]. 張?zhí)鞎?huì),閆沛軍,徐人平.  焊接技術(shù). 2010(04)
[6]磁場(chǎng)在金屬固態(tài)相變中的應(yīng)用[J]. 張快,李運(yùn)剛,劉麗敏,丁寧.  鋼鐵研究. 2010(02)
[7]中國低活化馬氏體鋼CLAM研究進(jìn)展[J]. 黃群英,李春京,李艷芬,劉少軍,吳宜燦,李建剛,萬發(fā)榮,巨新,單以銀,郁金南,朱升云,張品源,楊建鋒,韓福生,孔明光,李合琴,室賀健夫,長(zhǎng)坂琢也.  核科學(xué)與工程. 2007(01)
[8]貝氏體相變簡(jiǎn)介[J]. 徐祖耀.  熱處理. 2006(02)
[9]磁場(chǎng)、電場(chǎng)對(duì)金屬材料熱加工過程中組織和性能的影響[J]. 程興德,王敏莉,張開堅(jiān),史慶南.  鋼鐵釩鈦. 2005(03)
[10]強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)球墨鑄鐵退火處理的影響[J]. 吳存有,李廷舉,溫斌,金俊澤.  大連理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2004(04)

碩士論文
[1]低溫貝氏體鋼的力學(xué)性能及其強(qiáng)磁場(chǎng)下的相變[D]. 董寶奇.武漢科技大學(xué) 2019
[2]水冷磁體控制系統(tǒng)工程應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)[D]. 宋超.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2011
[3]電場(chǎng)作用下Cr12MoV鋼超塑性固態(tài)焊接[D]. 岳云.河南科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：2936360