高强塑中锰钢亚稳奥氏体稳定性及回弹行为研究
发布时间：2022-07-19 17:27
随着汽车轻量化战略的实施及汽车行业需求的变化,高强度高塑性的先进高强钢被开发及应用。尤其是以中锰钢等钢种为代表的第三代先进高强钢兼顾成本及性能,在低制造成本的前提下,其强塑积能达到30 GPa-%级以上。在开发中锰钢等第三代先进高强钢的过程中,亚稳奥氏体及其稳定性被认为是影响钢材优异力学性能的关键因素;在应用中锰钢等钢种的过程中,亚稳奥氏体及其稳定性会影响回弹等成形方面的问题,因此需要深入研究。本文以强塑积为30 GPa-%级的高强塑中锰钢为研究对象,分析了组织中亚稳奥氏体在不同应变速率和不同变形方式下的稳定性;并以此为理论依据,探讨了弯曲变形过程亚稳奥氏体发生的相变行为以及亚稳奥氏体对弯曲回弹的影响,最后基于奥氏体特征建立了回弹预测模型,实现了中锰钢回弹行为的高精度预测。本文的主要工作和结论如下:利用高速拉伸实验及数字图像关联技术（Digital image correlation,DIC）研究了不同应变速率下亚稳奥氏体的稳定性。结果表明,在应变速率为10-3s-1至5×101s-1范围内,奥氏体稳定性随着应变速率的增加而增加。通过EBSD和TEM观察发现,不同应变速率下,高强塑中锰...
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 先进高强钢的发展与现状
2.1.1 先进高强钢的概述
2.1.2 第三代先进高强钢的发展及类别
2.1.3 中锰钢的国内外研究现状
2.2 奥氏体的稳定性及影响因素
2.2.1 合金元素对奥氏体稳定性的影响
2.2.2 晶粒尺寸和形貌对奥氏体稳定性的影响
2.2.3 晶体学取向和周围基体组织对奥氏体稳定性的影响
2.2.4 变形温度和应力应变状态对奥氏体稳定性的影响
2.3 奥氏体的层错能与转变机制
2.3.1 变形诱导马氏体相变
2.3.2 变形诱导奥氏体孪生
2.3.3 层错能及其对变形诱导马氏体相变和孪生的作用
2.4 先进高强钢的成形过程与回弹
2.5 中锰钢成形和应用过程中待研究的问题
3 研究内容与方法
3.1 研究内容
3.2 技术路线
3.3 实验材料及制备
3.4 实验设备与方法
3.4.1 不同应变速率拉伸实验
3.4.2 不同变形方式加载实验
3.4.3 弯曲回弹实验
3.4.4 微观组织分析
4 不同应变速率下亚稳奥氏体的稳定性研究
4.1 实验材料及方法
4.2 宏观力学性能及奥氏体稳定性表征
4.2.1 应力—应变曲线及力学性能分析
4.2.2 Portevin-Le Chatelier(PLC)效应及分析
4.2.3 奥氏体稳定性表征
4.3 变形过程微观组织分析
4.4 应变速率影响奥氏体稳定性的机理
4.5 基于应变速率的奥氏体稳定性模型
4.6 本章小结
5 不同变形方式下亚稳奥氏体的稳定性研究
5.1 实验材料及方法
5.2 变形行为及奥氏体稳定性表征
5.2.1 单向拉伸变形时奥氏体的稳定性
5.2.2 简单剪切变形时奥氏体的稳定性
5.2.3 平面应变变形时奥氏体的稳定性
5.2.4 等双拉变形时奥氏体的稳定性
5.3 变形方式影响奥氏体稳定性的机理
5.4 基于变形方式的奥氏体稳定性模型
5.5 本章小结
6 成形工艺参数对含亚稳奥氏体中锰钢回弹的影响研究
6.1 实验材料及方法
6.2 成形工艺参数对回弹行为的影响
6.2.1 冲压速度对回弹行为的影响
6.2.2 弯曲角度对回弹行为的影响
6.2.3 凹模跨距对回弹行为的影响
6.3 成形过程的不均匀变形行为分析_
6.4 成形工艺参数影响回弹行为的机理
6.5 本章小结
7 亚稳奥氏体对中锰钢回弹行为的影响研究
7.1 实验材料及方法
7.2 奥氏体体积分数对回弹行为的影响
7.3 奥氏体织构对回弹行为的影响
7.4 变形过程的不均匀变形行为
7.5 亚稳奥氏体对回弹行为的影响机理
7.6 基于奥氏体特征的中锰钢变形模拟及回弹预测
7.6.1 材料力学性能的测试
7.6.2 有限元模型的建立
7.6.3 模拟结果及分析
7.7 本章小结
8 结论及后期的工作设想
8.1 结论
8.2 后期工作设想
9 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent progress in medium-Mn steels made with new designing strategies, a review[J]. Bin Hu,Haiwen Luo,Feng Yang,Han Dong. Journal of Materials Science ＆ Technology. 2017(12)
[2]汽车用金属材料在高应变速率下响应特性的研究进展[J]. 马鸣图,李洁,赵岩,吴娥梅. 机械工程材料. 2017(09)
[3]高性能汽车钢组织性能特点及未来研发方向[J]. 韩志勇,张明达,徐海峰,董瀚,曹文全. 钢铁. 2016(02)
[4]热轧TRIP钢残余奥氏体及其稳定性研究[J]. 高绪涛,赵爱民,赵征志,张明明,张宇光. 材料工程. 2011(11)
[5]宽板V型自由弯曲回弹模拟精度及回弹影响因素研究[J]. 李建,赵军,高颖,马瑞. 燕山大学学报. 2008(03)
[6]国外新型汽车用钢的技术要求及研究开发现状[J]. 唐荻,米振莉,陈雨来. 钢铁. 2005(06)
博士论文
[1]AA7021铝合金薄板强韧化机制及时效稳定性研究[D]. 王家毅.北京科技大学 2019
[2]基于高能X射线的中锰钢组织与力学行为研究[D]. 张明赫.北京科技大学 2019
[3]贝氏体—残余奥氏体钢冷拉拔过程组织演变与变形机理研究[D]. 喻智晨.北京科技大学 2019
[4]高强塑积中锰钢组织调控与变形特征研究[D]. 阳锋.钢铁研究总院 2018
[5]高屈服强度TWIP钢动态变形及其构件压溃吸能行为的研究[D]. 徐梅.北京科技大学 2018
[6]高强度高塑性低碳低合金钢的组织调控与性能研究[D]. 周文浩.北京科技大学 2016
[7]中锰钢组织演变规律与相变诱导塑性行为[D]. 董瑞.北京科技大学 2015
[8]高强塑性中锰钢的组织演变及力学性能的研究[D]. 蔡志辉.东北大学 2015
[9]TRIP钢板成形性能和回弹特性研究[D]. 单体坤.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]基于弹性模量的高强钢成形回弹研究[D]. 余俊杰.山东大学 2014
本文编号：3663835
【文章页数】：154 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
2.1 先进高强钢的发展与现状
2.1.1 先进高强钢的概述
2.1.2 第三代先进高强钢的发展及类别
2.1.3 中锰钢的国内外研究现状
2.2 奥氏体的稳定性及影响因素
2.2.1 合金元素对奥氏体稳定性的影响
2.2.2 晶粒尺寸和形貌对奥氏体稳定性的影响
2.2.3 晶体学取向和周围基体组织对奥氏体稳定性的影响
2.2.4 变形温度和应力应变状态对奥氏体稳定性的影响
2.3 奥氏体的层错能与转变机制
2.3.1 变形诱导马氏体相变
2.3.2 变形诱导奥氏体孪生
2.3.3 层错能及其对变形诱导马氏体相变和孪生的作用
2.4 先进高强钢的成形过程与回弹
2.5 中锰钢成形和应用过程中待研究的问题
3 研究内容与方法
3.1 研究内容
3.2 技术路线
3.3 实验材料及制备
3.4 实验设备与方法
3.4.1 不同应变速率拉伸实验
3.4.2 不同变形方式加载实验
3.4.3 弯曲回弹实验
3.4.4 微观组织分析
4 不同应变速率下亚稳奥氏体的稳定性研究
4.1 实验材料及方法
4.2 宏观力学性能及奥氏体稳定性表征
4.2.1 应力—应变曲线及力学性能分析
4.2.2 Portevin-Le Chatelier(PLC)效应及分析
4.2.3 奥氏体稳定性表征
4.3 变形过程微观组织分析
4.4 应变速率影响奥氏体稳定性的机理
4.5 基于应变速率的奥氏体稳定性模型
4.6 本章小结
5 不同变形方式下亚稳奥氏体的稳定性研究
5.1 实验材料及方法
5.2 变形行为及奥氏体稳定性表征
5.2.1 单向拉伸变形时奥氏体的稳定性
5.2.2 简单剪切变形时奥氏体的稳定性
5.2.3 平面应变变形时奥氏体的稳定性
5.2.4 等双拉变形时奥氏体的稳定性
5.3 变形方式影响奥氏体稳定性的机理
5.4 基于变形方式的奥氏体稳定性模型
5.5 本章小结
6 成形工艺参数对含亚稳奥氏体中锰钢回弹的影响研究
6.1 实验材料及方法
6.2 成形工艺参数对回弹行为的影响
6.2.1 冲压速度对回弹行为的影响
6.2.2 弯曲角度对回弹行为的影响
6.2.3 凹模跨距对回弹行为的影响
6.3 成形过程的不均匀变形行为分析_
6.4 成形工艺参数影响回弹行为的机理
6.5 本章小结
7 亚稳奥氏体对中锰钢回弹行为的影响研究
7.1 实验材料及方法
7.2 奥氏体体积分数对回弹行为的影响
7.3 奥氏体织构对回弹行为的影响
7.4 变形过程的不均匀变形行为
7.5 亚稳奥氏体对回弹行为的影响机理
7.6 基于奥氏体特征的中锰钢变形模拟及回弹预测
7.6.1 材料力学性能的测试
7.6.2 有限元模型的建立
7.6.3 模拟结果及分析
7.7 本章小结
8 结论及后期的工作设想
8.1 结论
8.2 后期工作设想
9 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]Recent progress in medium-Mn steels made with new designing strategies, a review[J]. Bin Hu,Haiwen Luo,Feng Yang,Han Dong. Journal of Materials Science ＆ Technology. 2017(12)
[2]汽车用金属材料在高应变速率下响应特性的研究进展[J]. 马鸣图,李洁,赵岩,吴娥梅. 机械工程材料. 2017(09)
[3]高性能汽车钢组织性能特点及未来研发方向[J]. 韩志勇,张明达,徐海峰,董瀚,曹文全. 钢铁. 2016(02)
[4]热轧TRIP钢残余奥氏体及其稳定性研究[J]. 高绪涛,赵爱民,赵征志,张明明,张宇光. 材料工程. 2011(11)
[5]宽板V型自由弯曲回弹模拟精度及回弹影响因素研究[J]. 李建,赵军,高颖,马瑞. 燕山大学学报. 2008(03)
[6]国外新型汽车用钢的技术要求及研究开发现状[J]. 唐荻,米振莉,陈雨来. 钢铁. 2005(06)
博士论文
[1]AA7021铝合金薄板强韧化机制及时效稳定性研究[D]. 王家毅.北京科技大学 2019
[2]基于高能X射线的中锰钢组织与力学行为研究[D]. 张明赫.北京科技大学 2019
[3]贝氏体—残余奥氏体钢冷拉拔过程组织演变与变形机理研究[D]. 喻智晨.北京科技大学 2019
[4]高强塑积中锰钢组织调控与变形特征研究[D]. 阳锋.钢铁研究总院 2018
[5]高屈服强度TWIP钢动态变形及其构件压溃吸能行为的研究[D]. 徐梅.北京科技大学 2018
[6]高强度高塑性低碳低合金钢的组织调控与性能研究[D]. 周文浩.北京科技大学 2016
[7]中锰钢组织演变规律与相变诱导塑性行为[D]. 董瑞.北京科技大学 2015
[8]高强塑性中锰钢的组织演变及力学性能的研究[D]. 蔡志辉.东北大学 2015
[9]TRIP钢板成形性能和回弹特性研究[D]. 单体坤.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]基于弹性模量的高强钢成形回弹研究[D]. 余俊杰.山东大学 2014
本文编号：3663835
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