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高压无缝管形成的体积分数值和力学性能

作者: 来源: 日期:2020/2/14 12:23:46 人气:3

材料轻量化方面,作为占汽车车身重量70%以上的钢铁材料,以高强度和高塑性为发展方向,目前汽车用先进高强钢(Advanced High Strength Steel, AHSS)已发展至第三代。结构轻量化方面,采用空心零件代替实心零件是非常有效的手段,因此,管材内高压成形技术作为以轻量化和一体化为特征的一种空心变截面轻体构件的先进制造技术,越来越受到人们的关注。国内外的研究机构及生产企业,通过有限元模拟和多种实验手段对管材内高压成形工艺进行了系统的研究,但对管坯的材料研究相对滞后,对具有高强塑积并且成本低廉的钢管开发研究鲜有报道。在此背景下,本文将材料轻量化和结构轻量化结合在一起,将先进高强钢的生产理念引入到钢管的生产领域,成功试制出了具有与第三代先进高强钢性能相近的高强塑积双相钢和TRIP钢无缝管,并对试制钢管在变形过程中的组织演变及其与力学性能的关系等进行了系统研究。高压工程中广泛使用的高压容器和管线长期处于特高温或特低温的使用状态,甚至处于具有化学侵蚀的环境中,所以常常要求采用特殊的合金钢来制造它们。大型的厚壁管容器可以用钢板焊接制作,或者用锻造方法生产的无缝筒体制造。另一方面,在材料研究领域,相变诱发塑性钢因同时具有良好的强度和韧性,在运输机械领域具有广泛的应用。将TRIP钢技术引入钢管制造领域,制造的TRIP钢无缝管具有良好的综合力学性能。本课题来源是中央高校基本业务科研费国家培育种子基金项目(项目编号:N130403013),“TRIP钢无缝管内高压成形中微观组织演变机理”,钢无缝管内高压成形实验和有限元模拟的基础上,研究其在变形过程中的变形行为和微观组织演变规律,论文主要工作内容如下:本文在阅读大量国内外文献的基础上,分别阐述了 TRIP钢的特性及内高压成形的原理特点,分析了它们的研究现状及应用现状。利用金相显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射等对TRIP钢无缝管液压自由膨胀变形后不同实验条件下试样各部位的微观组织进行观察,并使用X射线衍射仪确定相应残余奥氏体的体积分数,分析不同变形条件液压自由膨胀过程中TRIP钢无缝管微观组织变化规律。建立TRIP钢无缝管内高压成形过程有限元模型,结合相同变形条件下的实验结果,验证所建有限元模型的可靠性。利用建立的有限元模型,对TRIP钢液压自由膨胀过程进行有限元模拟,将模拟结果与相同条件实验结果相结合,分析变形条件对TRIP钢无缝管微观组织演变的影响规律。


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