[发明专利]一种基于金属热力学和合金元素建模的轧制工艺

权利要求书

1.一种基于金属热力学和合金元素建模的轧制工艺，其特征在于：该工艺包括以下步骤：

步骤一：合金成分优化设计和高通量试验，对合金主合金元素以及微合金化元素优化调整，根据材料基因组数据库确定合金主合金元素以及微合金化元素的种类和比例，并采用高通量的试验技术制备合金；

步骤二：组织结构表征和性能测试，对合金元素的扩散行为和沉淀相的形成及演化行为进行多尺度的定量表征，完成设计成分合金强度、延伸率等性能的测试与评估，结合微观组织的定量表征结果，分析各沉淀相在强韧化过程的作用参量；

步骤三：计算模拟与数据库建设，采用热力学以及扩散动力学软件计算合金相图热力学和扩散系数参数，结合微观相场模型研究合金元素的析出扩散行为；以位错理论为基础建立合金元素固溶析出的强韧化模型，建立合金热力学和合金元素-性能数据库；

步骤四：合金材料塑性加工，综合组织结构表征和性能测试数据以及合金热力学和合金元素-性能数据库，采用协同中心的设备研发制备高品质合金材料，采用普通轧制和挤压塑性加工方式，在不同工艺参数下进行轧制得到合金材料；

步骤五：热处理，对合金材料进行热处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于金属热力学和合金元素建模的轧制工艺，其特征在于：所述步骤一中合金成分优化设计包括多元合金理论设计、高通量试验技术遴选成分和合金熔炼工艺优化，合金主合金元素以及微合金化元素的种类和比例利用材料基因组数据库，计算不同成分合金相图和性能数据得到。

3.根据权利要求1所述的一种基于金属热力学和合金元素建模的轧制工艺，其特征在于：所述步骤二中的组织结构表征在原子尺度：主要采用 3DAP、HAADF 技术对原子团簇、界面等微结构基元进行表征，对特征结构的响应特性进行表征，在纳米尺度：主要采用HRTEM、TEM 及附带的 EDS 技术开展沉淀相、界面的形态/结构一体化表征，并对特征组织的响应行为进行原位表征；采取SAXS技术对不同类型沉淀相的尺寸、数量进行定量或半定量统计，在微米尺度：通过SEM及附带 EDS 技术对大尺寸夹杂相的演化行为和组分演变进行原位协同表征，利用EBSD技术表征分析合金轧制变形过程中晶粒形貌与取向演变规律。

4.根据权利要求1所述的一种基于金属热力学和合金元素建模的轧制工艺，其特征在于：所述步骤四中采用以在不同温度、异步比等条件下轧制，分析异步轧制工艺对组织均匀性的影响规律为基础的开发快速细化晶粒组织的低成本异步轧制技术。

5.根据权利要求1所述的一种基于金属热力学和合金元素建模的轧制工艺，其特征在于：所述步骤四中轧制过程利用TEM、EBSD、金相等定量表征形变过程不同阶段合金晶粒形貌、取向和亚晶含量的演变情况，并分析得到变形过程晶粒演变规律；利用晶体塑性理论研究该合金变形过程晶粒演变机制，并以此为基础通过变形速度、变形量、变形道次、挤压比、退火温度等工艺参数的控制来调控晶粒形貌和取向。

6.根据权利要求1所述的一种基于金属热力学和合金元素建模的轧制工艺，其特征在于：所述步骤五中的热处理包括固溶和时效处理中的一种，并分别获得不同工艺下的典型时效组织。