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汽车用TWIP钢压缩变形行为研究
| 论文题名： | 汽车用TWIP钢压缩变形行为研究 |
| 关键词： | TWIP钢;车用高强度钢;压缩变形;机械性能;热加工工艺;热变形行为;防冲撞设计 |
| 摘要： | 钢铁工业是国民经济的重要支撑行业，为了满足汽车工业对轻量化、安全、环境、排放、成本控制及燃油经济性等方面的要求，钢铁工业正在不断的改革创新。现在越来越多的高强度钢(High Strength Steel-HSS)和超高强度钢(Ultra High Strength Steel-UHSS)被用来代替传统的低碳钢。TWIP钢为孪生诱发塑性钢，具有高的加工硬化率、高的延展性、高的强度等一系列特殊的机械性能，因此在未来的汽车工业生产中具有广阔的应用前景。 金属的热变形行为是制定其挤压、轧制、扭转等热加工工艺的理论依据，同时通过热变形还可以改善金属材料的组织和性能。到目前为止，对TWIP钢热加工工艺的模拟实验研究并不多。本文作者采用Gleeble-3800热/力模拟试验机，在变形温度为973-1373K，应变速率为0.01-20s-1条件下，对TWIP钢进行热压缩实验，研究了TWIP钢在高温变形过程中的变形行为、变形组织的特点，目的在于了解TWIP钢的热变形规律并用于指导热加工工艺。另外，利用分离式霍布金森(SHPB)实验技术，研究了TWIP钢在常温高应变速率下的动态压缩行为，以服务于汽车工业的轻量化发展和防冲撞设计。主要结论如下： 1. TWIP钢热压缩时，其流变应力受变形温度和应变速率的影响显著，且随变形温度的升高而减小，随应变速率的增大而增大，流变应力曲线呈现出明显的动态再结晶特征。上述合金的热变形过程是受热激活控制的，热变形激活能Q值为436.813 kJ/mol。流变应力(σ)与变形温度(T)和应变速率(ε)之间满足双曲正弦关系，可采用Z参数来描述TWIP钢在热变形过程中的流变应力行为。通过回归分析求得Z参数的表达式及TWIP钢的流变应力方程分别为： 2.变形温度对TWIP钢热变形的影响显著，随着变形温度的升高，合金动态再结晶现象越来越明显，变形温度达到1373K时，晶粒组织明显长大，粗化现象严重；变形温度低于1073K时，以形变硬化为主。应变速率对TWIP钢热变形也有较显著的影响，应变速率的增大有利于晶粒的细化。综合考虑热压缩变形抗力、热压缩组织演化和硬度值变化等因素，本TWIP钢的合适的变形工艺条件是：变形温度在1223-1323K之间，应变速率在1-10s-1之间。 3.在动态冲击载荷下，TWIP钢的应力-应变曲线存在响应时间，并且在中间阶段出现了波浪形的应力起伏，随着应变速率的增加，总的趋势是强度、应变量随之增加。并且在有利取向的晶粒内易于多个孪晶系生成，其方向也不局限于退化孪晶的取向，不过高应变速率下形变孪晶的密度总体不高。孪晶和位错的交互作用，孪晶和孪晶的相互作用、特别是多次孪晶的出现是使TWIP钢得到强化的主要变形机制。 |
| 作者： | 刘春月 |
| 导师： | 卫英慧 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 太原理工大学 |
| 正文语种： | 中文 |
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