【钢中碳化物捕获氢的研究进展的文献综述2200字】

VII钢中碳化物捕获氢的研究进展的文献综述微合金元素如Ti、Nb、V、Mo，通常被添加到钢中，形成碳化物可以提高对HE的阻力，碳化物中存在间隙或者空位以及与基体接触的界面可以作为氢的捕获位点，已有研究表明VC中存在的碳空位为氢提供了深层缺陷ADDINNE.Ref.{4CA5F838-F3BE-44B1-B6CB-099BA9804F96}[74]，TiC与基体的半相干界面可以作为氢的可逆捕获点，非相干界面是氢的不可逆捕获点ADDINNE.Ref.{010AC5E8-8A29-4433-ABBC-4F75A965E063}[75]。有人认为，金属中析出碳化物和氮化物等第二相颗粒可以作为氢缺陷有效地捕获氢减少金属中的可扩散氢，从而降低金属对氢脆的敏感性ADDINNE.Ref.{4F1CAA17-6DE4-43A9-8EFD-A61350C0253B}[76]。Akihide等人也研究表明了纳米尺寸析出物在高强度回火条状马氏体钢中被证明可以增加对氢脆的抵抗ADDINNE.Ref.{2D0E1409-7974-4C51-96A2-8441E193ADAC}[20]。T.Depover等人利用热解吸光谱和渗透实验对TiC和VC的氢俘获特性进行了评价，得到第二相析出物对可以有效的降低氢引起的延性开裂倾向。Pressouyre等人ADDINNE.Ref.{76740469-A591-4B2C-9253-6137E05983FE}[77]指出，高密度的TiC颗粒与氢的相互作用能高于60kJ/mol可以延缓氢致裂纹，而低密度分布不均匀的粗TiC颗粒可能加速氢致开裂。YamasakiADDINNE.Ref.{D4D1D854-4FCB-4F8E-813E-5AA35C81B22B}[78]等人研究发现，在高强度钢中添加V元素可以提高抗氢脆性能这与形成了细小弥散的碳化钒析出物有关，这是由于它们的捕获效应增强和氢相关的延迟断裂临界氢极限值增大的缘故。AsahiADDINNE.Ref.{9A1090C7-5484-4C67-876E-F81F8AC02B80}[79]等人也发现，马氏体钢中添加V元素后通过VC析出物捕获氢来提高抗氢脆性能。Akihide等人ADDINNE.Ref.{06D545DF-5965-4542-8BAD-4F7AAB66FF57}[80]研究了含Ti和不含Ti两种钢的氢含量对其板条马氏体钢性能的影响，发现含Ti的板条马氏钢中纳米尺寸（Ti，Mo）C碳化物的析出延缓了氢脆的发生，使氢含量更高，并使氢致断裂模式从沿晶和“准晶”特征的断裂模式转变为“准解理”和韧性微孔结合特征的断裂模式。目前，关于碳化物捕获氢的实验研究主要有热脱附光谱实验、原子探针技术和电化学充氢。1.1热脱附光谱实验热脱附光谱实验（TDS）可以定量测量材料中氢的浓度和定性分析氢的捕获位点，根据获得的TDS曲线中速率随温度（时间）的变化，由氢脱附速率对时间的积分可获得材料中的氢浓度，其测量精度可以达到10−8。同时，由氢脱附峰的峰值温度，可以推测氢的捕获位置，根据峰值温度随升温速率的变化，也可以得到氢脱附激活能。目前，TDS是研究高强钢中氢缺陷的重要手段ADDINNE.Ref.{A0FFE4F2-1F84-4965-B730-45319B1BB969}[81]。图1.4在Q&T1h和Q&T2h条件下,合金C的碳化物尺寸分布及其相应的TDS光谱ADDINNE.Ref.{1AB988B4-FCB3-4981-AB33-E10DD373C30E}[84]Fig.1.4UnderQ&T1handQ&T2hconditions,thecarbidesizedistributionofalloyCanditscorrespondingTDSspectrumADDINNE.Ref.{148049AF-93E5-4C2F-A904-41DC1D59CB93}[84](a)Q&T1h;(b)Q&T2hHitoshi等人ADDINNE.Ref.{F3B865AA-C4F0-4338-ABF4-DE8231FBA638}[82]利用TDS实验研究了含V和不含V的钢的氢捕获和脱捕获行为，得到不含V的钢中氢的捕获非常缓慢，而对于含有VC沉淀的钢，捕获可以很快进行。Shingo等人ADDINNE.Ref.{96914BFA-FC53-40BE-80DB-A43B6EF5E89C}[83]利用TDS实验对钢中的氢捕获性能进行了分析，得到MC碳化物的氢捕集能力取决于碳化物的大小和碳化物/基体界面的匹配特性。T.DepoverADDINNE.Ref.{5EFF2533-98A3-4E7E-930B-4A1DA66B72FB}[84]等人通过热解吸光谱学和渗透实验，评估了V4C3的氢捕获特性，如图1.4所示，文中比较了两种微观结构在条件：淬火和淬火回火，经过回火处理后peak4的消失表明了经过回火处理碳化物的析出，氢被可逆的捕获在了沉淀物，从而降低了氢在材料中的扩散性，并从微结构中去除了一些有害的氢。已有学者ADDINNE.Ref.{CFB476D1-D95D-4B04-8BF7-C8C5C7B635FE}[85]通过TDS和透射电子显微镜（TEM）研究了NbC的捕氢行为和微观结构，研究发现，捕获的氢的数量与纳米NbC的尺寸定量相关，这表明氢被困在NbC/铁基质界面上。1.2原子探针技术原子探针（APT）是一门先进的技术，该方法是一种三维(3D)显微镜技术，可以解决目标材料中单个原子的化学特性和定量分布，尤其是质量很轻的氢原子也可以被检测，这为探究氢在材料中的准确分布提供了可能ADDINNE.Ref.{736F4C00-3F99-44A3-BD4F-EDEAA3C34D0B}[86,87]。利用APT能够直接观测到位错附近偏聚的氢原子形成的Cottrell气团，以及界面处氢原子的偏聚位置等信息，还可用来研究沉淀析出相的析出过程ADDINNE.Ref.{3FA4A6F6-38A2-4CA9-ADDD-034818F86850}[88]。ChenY等人ADDINNE.Ref.{135CB6E4-90D0-4822-AD4C-F55C1F2DDAD5}[89,90]通过原子探针技术探究了含有VC和NbC的铁素体钢中氢的同位素氘的分布，如图1.5所示。(a)((a)(b)图1.5含有VCADDINNE.Ref.{969EB0E3-85EA-47C5-BC2C-9CD3EF8BEAD8}[89]、和NbCADDINNE.Ref.{7608C987-2169-4561-BD53-B78AD7BBF3ED}[90]的铁素体钢中氘的分布情况Fig.1.5DistributionofdeuteriuminferriticsteelcontainingVCADDINNE.Ref.{97B85423-30D8-44B7-8EC6-B759ED56525E}[89]andNbCADDINNE.Ref.{581F3D4D-6110-46DD-AF80-52A956A035B0}[90](a)VC；(b)NbC由图可知氘被捕获的位置与碳化物的分布密切相关，得到结论氘最终被捕获在了VC的内部而不是VC和铁素体接触的界面处，而含有NbC的铁素体钢中氘最终被捕获在了NbC和铁素体接触的非共格界面处而不是NbC内部。1.3电化学充氢范宇恒ADDINNE.Ref.{408F5EB6-BB4A-48DF-800B-56DEB8F1F8F8}[91]通过电化学充氢方法研究了304不锈钢的氢脆抗性，结果表明马氏体优先在晶界碳化物周围形核，这主要是由于氢在碳化物与基体之间富集，降低了层错能以及促进了应力集中，从而有利于马氏体的形核与长大。王贞ADDINNE.Ref.{B8B5C489-59AF-4073-9A68-97E06B9236D4}[92]通过电化学氢渗透和慢应变速率拉伸试验，结合SEM、TEM、EBSD表征手段研究了DP600钢在不同回火温度下显微组织变化对其氢扩散及氢脆敏感性的影响，结果表明DP600钢的氢脆敏感性和有效氢扩散系数均随回火温度的升高呈下降趋势，这主要与钢中的错配位错、小角度晶界等可逆氢缺陷浓度降低以及碳化物/基体界面、大角度晶界等不可逆氢缺陷浓度的增加有关，其中弥散分布的碳化物使界面捕获的氢原子分布均匀，导致试验钢的氢脆敏感指数由44.6%（270℃）下降至1.8%（350℃）。因此，控制TiC、VC和NbC等过渡金属碳化物颗粒的尺寸、分布和形貌得到细小弥散的碳化物有利于提高钢的抗氢脆性能。参考文献马鸣图,易红亮,路洪洲等.论汽车轻量化[J].中国工程科学,2009,11(09):20-27.王科强,刘仁东,郭金宇等.汽车用800MPa级冷轧低合金高强钢的研制[J].金属热处理,2021,46(01):120-124XuX,YouG,DingY,etal.Microstructureandmechanicalpropertiesofinertiafrictionweldedjointsbetweenhigh-strengthlow-alloysteelandmediumcarbonsteel[J].JournalofMaterialsProcessingTechnology,2020,286(01):116811.SawadaH,TaniguchiS,KawakamiK,etal.First-principlesstudyofinterfacestructureandenergyofFe/NbC[J].Modellingandsimulationinmaterialsscienceandengineering.2013,21(4):45012JiangS,HuiW,YuanW,etal.Ultrastrongsteelviaminimallatticemisfitandhigh-densitynanoprecipitation[J].ScienceFoundationinChina,2017,544(02):460-464.ChenCY,YangJR,ChenCC,etal.MicrostructuralcharacterizationandstrengtheningbehaviorofnanometersizedcarbidesinTi–Momicroalloyedsteelsduringcontinuouscoolingprocess[J].MaterialsCharacterization,2016,114:18-29.YenHW,ChenPY,HuangCY,etal.Interphaseprecipitationofnanometer-sizedcarbidesinatitanium–molybdenum-bearinglow-carbonsteel[J].ActaMaterialia,2011,59(16):6264-6274.IbtA,PdhB,SprC,etal.Precipitatecharacterisationofanadvancedhigh-strengthlow-alloy(HSLA)steelusingatomprobetomography[J].ScriptaMaterialia,2007,56(7):601-604.XieKY,ZhengT,CairneyJM,etal.StrengtheningfromNb-richclustersinaNb-microalloyedsteel[J].ScriptaMaterialia,2012,66(9):710-713.LoidlM,KolkO,GöbelT,etal.Characterizationofhydrogenembrittlementinautomotiveadvancedhighstrengthsteels[J].MaterialwissenschaftundWerkstofftechnik,2011,42(12):1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