过共晶高铬铸铁初生碳化物调控基础研究的任务书.docx

过共晶高铬铸铁初生碳化物调控基础研究的任务书
一、研究背景及意义
过共晶高铬铸铁具有较高的硬度、高温强度、抗磨损性和抗腐蚀性等优异性能，被广泛应用于航空、航天、军工、汽车、重型机械等领域。过共晶高铬铸铁的性能取决于其微观组织，而初生碳化物是影响组织和性能的关键因素之一。因此，调控过共晶高铬铸铁初生碳化物的研究具有重要的理论意义和应用价值。
目前，国内外相关领域的研究已经取得了一定的进展。但是，研究中存在以下问题：(1)缺少系统深入的研究，尤其是定量研究初生碳化物对高铬铸铁组织和性能的影响;(2)缺少可靠的评价方法，使初生碳化物的定量化研究变得更困难;(3)缺少基于材料的可控制备方法，难以保证初生碳化物的粒度和分布。
因此，本研究旨在系统深入地研究初生碳化物对过共晶高铬铸铁组织和性能的影响，并探索可控制备初生碳化物的新方法和基于初生碳化物的材料设计思路。该研究对于提高过共晶高铬铸铁的性能、推进高铬铸铁领域的发展、开拓新型高性能材料具有重要的理论与实践意义。
二、研究内容
1.初生碳化物的定量研究
(1)确定初生碳化物在过共晶高铬铸铁中的数量与分布规律。
(2)建立初生碳化物的定量分析方法与评价指标体系。
(3)研究初生碳化物与铁素体相变的关系。
2.初生碳化物对过共晶高铬铸铁性能的影响
(1)通过精密测量和测试，研究初生碳化物对高温强度、硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能的影响。
(2)分析初生碳化物形态、量、分布与高铬铸铁组织和性能的关系。
3.初生碳化物的可控制备方法
(1)制备不同形态、分布的初生碳化物样品。
(2)通过调节制备条件和方法，实现初生碳化物粒度和分布的控制。
4.基于初生碳化物的高性能材料设计
(1)探索以初生碳化物为设计元素的过共晶高铬铸铁合金设计思路。
(2)建立初生碳化物的材料设计指标体系。
(3)实现初生碳化物对高性能材料性能和性能同时兼具的改善。
三、研究方法
本研究将采用以下研究方法：
1.金相显微镜观察、扫描电子显微镜观察。
2.热分析、差热分析、热力学计算等手段，分析初生碳化物与铁素体相变的关系。
3.硬度试验、拉伸测试、板磨试验和电化学测试等手段，测定高铬铸铁样品的高温强度、硬度、耐磨性、抗腐蚀性等性能。
4.通过电解沉积法、溶剂热合成法等方法制备初生碳化物样品，并通过控制制备条件和方法实现初生碳化物的粒度和分布的调控。
5.基于文献调研和理论分析，探索筛选初生碳化物对高性能材料设计的影响因素和设计指标。
四、预期成果
1.初生碳化物的定量研究：明确初生碳化物数量、分布规律；建立初生碳化物定量分析方法、评价指标体系。
2.初生碳化物对过共晶高铬铸铁性能的影响：明确不同初生碳化物形态、量、分布与过共晶高铬铸铁组织和性能的关系。
3.初生碳化物的可控制备方法：实现初生碳化物粒度和分布的调控，建立初生碳化物样品的制备方法和体系。
4.基于初生碳化物的高性能材料设计：探索初生碳化物对过共晶高铬铸铁合金设计的影响机制，建立初生碳化物材料设计指标体系。
五、研究计划和预算
1.研究计划
第一年：初生碳化物的分布规律和定量分析方法的建立，初生碳化物与铁素体相变的关系研究。
第二年：初生碳化物对过共晶高铬铸铁性能的影响机理研究，初生碳化物的可控制备方法探索。
第三年：基于初生碳化物的高性能材料设计，初生碳化物对高性能材料性能改善的研究。
2.预算
本研究的预算总额为100万元，主要用于设备购置、试样制备、实验测试、出版论文和出差、会议等费用。其中，设备购置费用占预算总额的40%，试样制备和实验测试等费用占预算总额的30%，出版论文和出差、会议等费用占预算总额的20%。另外10%的费用作为备用资金，用于应急和其他运营费用。