抗磨鋼鐵材料中強化相的微結(jié)構(gòu)計算與性質(zhì)研究

目錄
第1章 緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 抗磨鋼鐵材料概述 3
1.2.1 抗磨鋼鐵材料分類 1.2.2 強化相的種類與作用 5
1.3 抗磨鋼鐵中強化相的研究現(xiàn)狀及問題 7
1.4 計算材料學(xué)在抗磨鋼鐵研究中的應(yīng)用 13
1.5 研究目的和意義 18
1.6 主要研究內(nèi)容 19
第2章 實驗設(shè)計及計算方法 20
2.1 典型抗磨鋼鐵的制備 20
2.1.1 鑄態(tài)過共晶高鉻鑄鐵 20
2.1.2 高速鋼及其熱處理 20
2.1.3 純強化相的萃取方法 21
2.2 結(jié)構(gòu)表征與性能測試 22
2.2.1 強化相的化學(xué)組成與配比 22
2.2.2 強化相的晶體結(jié)構(gòu)表征 22
2.2.3 單晶衍射與結(jié)構(gòu)解析 23
2.2.4 納米壓痕分析力學(xué)性質(zhì) 23
2.2.5 其他分析表征手段 25
2.3 理論計算方法 25
2.3.1 電子結(jié)構(gòu)與成鍵分析 25
2.3.2 結(jié)合能和形成焓 26
2.3.3 力學(xué)性質(zhì)及各向異性27
2.3.4 準諧近似 30
2.3.5 準靜態(tài)近似 32
2.3.6 熱導(dǎo)率及各向異性 33
2.3.7 Bloch-Grüneisen 近似 34
2.3.8 相圖計算 34
第3章 抗磨鋼鐵中典型強化相的結(jié)構(gòu)確定 36
3.1 過共晶高鉻鑄鐵中的強化相 36
3.1.1 強化相的組成與形貌 36
3.1.2 強化相晶體結(jié)構(gòu)的實驗表征 37
3.2 鎢鉬系高速鋼中的強化相 40
3.2.1 W6高速鋼中強化相的晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成 40
3.2.2 W18高速鋼中強化相的晶體結(jié)構(gòu)與化學(xué)組成 44
3.3 本章小結(jié) 48
第4章 Fe-C相的結(jié)構(gòu)與性能優(yōu)化 49
4.1 計算方法與參數(shù) 50
4.2 結(jié)構(gòu)特征與晶胞參數(shù) 50
4.3 熱力學(xué)穩(wěn)定性 53
4.4 電子結(jié)構(gòu)分析 55
4.5 力學(xué)性質(zhì)及各向異性 59
4.6 熱學(xué)性質(zhì) 68
4.6.1 熱膨脹 72
4.6.2 熱容 74
4.6.3 熱導(dǎo)率 76
4.6.4 電導(dǎo)率 77
4.7 本章小結(jié) 79
第5章 合金化對高鉻鑄鐵中M7C3相性能的影響 80
5.1 計算方法與參數(shù) 80
5.2 o-M7C3型碳化物 80
5.2.1 合金化對彈性模量與硬度的影響 81
5.2.2 熱膨脹系數(shù)的各向異性 83
5.2.3 合金化對高溫力學(xué)穩(wěn)定性的影響 84
5.2.4 熱導(dǎo)率的各向異性 86
5.2.5 電子結(jié)構(gòu)特征 89
5.3 h-M7C3型碳化物 90
5.3.1 晶胞參數(shù)與原子構(gòu)型 91
5.3.2 電子結(jié)構(gòu)分析 94
5.3.3 合金化對力學(xué)各向異性的影響 96
5.3.4 多元合金化對熱學(xué)性質(zhì)的影響 102
5.3.5 Cr含量對h-(Fe，Cr)7C3力學(xué)各向異性的影響 107
5.4 本章小結(jié) 108
第6章 鎢鉬系高速鋼中典型強化相的結(jié)構(gòu)與性能 110
6.1 計算方法與參數(shù) 110
6.2 含有序碳空位的V-C二元相 110
6.2.1 晶體結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性 111
6.2.2 電子結(jié)構(gòu)特征 114
6.2.3 碳空位對力學(xué)性質(zhì)的影響 115
6.2.4 碳空位對熱學(xué)性質(zhì)的影響 123
6.2.5 碳空位對電學(xué)性質(zhì)的影響 128
6.3 三元(Fe，M)6C(M=W/Mo)相的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 129
6.3.1 晶胞參數(shù)與原子構(gòu)型 129
6.3.2 高溫力學(xué)性質(zhì) 131
6.3.3 熱膨脹系數(shù) 134
6.4 四元(Fe，W，Mo)6C型固溶體相的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 135
6.4.1 晶體結(jié)構(gòu)與參數(shù) 135
6.4.2 化學(xué)鍵布居數(shù)分析 137
6.4.3 力學(xué)性質(zhì)優(yōu)化 139
6.5 本章小結(jié) 142
第7章 實驗驗證抗磨鋼鐵中強化相的性質(zhì) 143
7.1 鎢對過共晶高鉻鑄鐵初生碳化物韌性的影響 143
7.2 過共晶高鉻鑄鐵初生碳化物力學(xué)各向異性 146
7.3 納米壓痕研究高速鋼中M6C相的力學(xué)性質(zhì) 149
7.4 本章小結(jié) 151
第8章 結(jié)論 153
參考文獻 155
附錄 相關(guān)圖表 164