金属学报

作者：郭星星, 帅美荣, 楚志兵, 李玉贵, 谢广明

单位：1 太原科技大学 重型机械教育部工程研究中心 太原 030024；2 太原科技大学 机械工程学院 太原 030024；3 东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室 沈阳 110819

关键词：复合压缩,微观组织演变,孪晶机制,元素扩散动力学,

基金：国家自然科学基金项目(52075357);山西省重点研发计划项目(201903D121043);山西省研究生教育创新项目(20-21Y709; 2022Y709);轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(东北大学)开放课题项目(2020RALKFKT013)

不锈钢复合钢筋是一种新型复合结构材料，能够满足海洋服役的苛刻性能需求，从而有效解决基础材料产能过剩问题。产品复合界面质量往往取决于界面微观组织和界面化合物分布等，变形参数则是界面质量控制的基础，通过控制压下率可以获得复合界面均匀且性能优异的产品。本工作针对不锈钢复合钢筋304/Q235开展高温热压缩实验，研究应变速率1 s-1，压下率20%、40%和60%条件下近界面微观组织演变特征，阐明近界面不锈钢侧微观组织动态形核机制以及晶界迁移过程；基于非稳态条件下单向流动的Fick第二定律，建立复合界面过渡区域元素扩散模型，进一步研究界面微观组织演变和元素扩散行为的相关性。结果表明，变形温度为1000 ℃时，界面两侧晶粒动态再结晶比例不协调，碳钢侧晶粒发生完全动态再结晶，而不锈钢侧晶粒仅在高压下率工况下受位错机制主导发生较为显著的动态再结晶。变形温度为1100 ℃时，不锈钢侧的动态再结晶由孪生机制主导控制，Σ3孪晶对再结晶过程起加速作用，界面两侧变形协调性显著提高。进一步研究表明，晶粒细化和位错、孪晶等缺陷的移动对元素扩散行为具有促进作用，界面化合物演变和空洞闭合对界面元素扩散行为也具有明显提升效果。此外，采用Boltzmann-Matano法确定Matano面位置，引入Levenber-Marquardt多元非线性参数拟合方法，构建的元素扩散模型能够精确反映复合界面过渡区域的元素浓度，为复合材料金属间冶金结合质量提升、界面性能调控提供理论支撑。

来源：2025年第2期

《金属学报》期刊编辑部

查看金属学报杂志2025年第2期