金属学报

作者：李殿中, 王培

单位：中国科学院金属研究所 沈阳材料科学国家研究中心 沈阳 110016

关键词：金属材料,组织定制,显微组织,服役性能评价,

基金：国家自然科学基金项目(52031013)

根据性能需求设计组织是金属材料的重要发展方向。本工作提出了金属材料组织定制的新学术理念，其内涵是：基于材料物理本质进行介观尺度设计，建立组织与性能的量化关系，通过逆向精准调制并制备材料组织，满足材料服役性能需求。即，根据服役性能需求，首先进行组织筛选、跨尺度计算与组织要素量化，然后基于热力学和动力学调控进行组织制备，最后进行性能考核，迭代优化，实现组织定制。组织定制的前提是保证金属材料的纯净度和均质性，只有解决了材料的纯净性问题，夹杂物、杂质元素的影响作用才能排除；只有消除了宏观偏析缺陷的影响，材料才能实现均质性，材料的本征性能才能充分体现。本工作以航空发动机轴承用M50 (G80Cr4Mo4V)钢为例，介绍了在控制钢的纯净度和宏观偏析基础上，根据疲劳性能目标要求，指出粗大的共晶碳化物是影响疲劳性能的关键组织，进而对碳化物量化设计，最后通过控制碳化物尺寸、类型、形貌及演化行为满足了疲劳性能需求。随着冶金工业的技术进步，组织定制是金属材料学科发展的必然。依托材料计算与数据科学，在组织定制基础上，未来将逐步优化合金成分设计，实现贵金属元素减量化、微量化直至素化，从而节约资源，发展绿色材料。

来源：2023年第4期

《金属学报》期刊编辑部

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