C晶界偏析对α-Fe纳米晶高温力学性能的影响

吴宏辉¹，周笑靥²，李博¹，汪水泽¹，毛新平¹

1. 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心2. 深圳大学土木与交通工程学院

摘 要：纳米晶在常温下具有很高的强度,然而其高温力学性能往往低于其对应粗晶。C是钢中的重要成分,由于其原子半径较小,容易在纳米晶中发生晶界偏析。通过分子动力学模拟,探讨了利用C的晶界偏析来提升纳米晶高温力学性能的可能性。在不同温度和应力水平下模拟了Fe-C与纯Fe纳米晶的拉伸蠕变试验,得到对应的应变速率,并根据Mukherjee-Bird-Dorn （MBD）公式得到了蠕变激活能和应力指数。通过对比Fe-C与Fe纳米晶的蠕变参数和缺陷结构,揭示了C晶界偏析影响α-Fe纳米晶塑性变形机制的影响机制。研究将有助于理解晶界偏析对不同温度下纳米晶力学性能的影响机制,启发优化合金高温力学性能设计的新思路。

关键词：纳米晶;晶界偏析;塑性变形;晶界运动;分子动力学模拟;