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高壓無縫管形成的體積分數值和力學性能

作者: 來源: 日期:2020/2/14 12:23:46 人氣:84

材料輕量化方面,作為占汽車車身重量70%以上的鋼鐵材料,以高強度和高塑性為發展方向,目前汽車用先進高強鋼(Advanced High Strength Steel, AHSS)已發展至第三代。結構輕量化方面,采用空心零件代替實心零件是非常有效的手段,因此,管材內高壓成形技術作為以輕量化和一體化為特征的一種空心變截面輕體構件的先進制造技術,越來越受到人們的關注。國內外的研究機構及生產企業,通過有限元模擬和多種實驗手段對管材內高壓成形工藝進行了系統的研究,但對管坯的材料研究相對滯后,對具有高強塑積并且成本低廉的鋼管開發研究鮮有報道。在此背景下,本文將材料輕量化和結構輕量化結合在一起,將先進高強鋼的生產理念引入到鋼管的生產領域,成功試制出了具有與第三代先進高強鋼性能相近的高強塑積雙相鋼和TRIP鋼無縫管,并對試制鋼管在變形過程中的組織演變及其與力學性能的關系等進行了系統研究。高壓工程中廣泛使用的高壓容器和管線長期處于特高溫或特低溫的使用狀態,甚至處于具有化學侵蝕的環境中,所以常常要求采用特殊的合金鋼來制造它們。大型的厚壁管容器可以用鋼板焊接制作,或者用鍛造方法生產的無縫筒體制造。另一方面,在材料研究領域,相變誘發塑性鋼因同時具有良好的強度和韌性,在運輸機械領域具有廣泛的應用。將TRIP鋼技術引入鋼管制造領域,制造的TRIP鋼無縫管具有良好的綜合力學性能。本課題來源是中央高?;緲I務科研費國家培育種子基金項目(項目編號:N130403013),“TRIP鋼無縫管內高壓成形中微觀組織演變機理”,鋼無縫管內高壓成形實驗和有限元模擬的基礎上,研究其在變形過程中的變形行為和微觀組織演變規律,論文主要工作內容如下:本文在閱讀大量國內外文獻的基礎上,分別闡述了 TRIP鋼的特性及內高壓成形的原理特點,分析了它們的研究現狀及應用現狀。利用金相顯微鏡、掃描電鏡、電子背散射衍射等對TRIP鋼無縫管液壓自由膨脹變形后不同實驗條件下試樣各部位的微觀組織進行觀察,并使用X射線衍射儀確定相應殘余奧氏體的體積分數,分析不同變形條件液壓自由膨脹過程中TRIP鋼無縫管微觀組織變化規律。建立TRIP鋼無縫管內高壓成形過程有限元模型,結合相同變形條件下的實驗結果,驗證所建有限元模型的可靠性。利用建立的有限元模型,對TRIP鋼液壓自由膨脹過程進行有限元模擬,將模擬結果與相同條件實驗結果相結合,分析變形條件對TRIP鋼無縫管微觀組織演變的影響規律。


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