《低密度中錳高鋁汽車用鋼變形行為及物理模型的研究》是依託東北大學，由丁樺擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：低密度中錳高鋁汽車用鋼變形行為及物理模型的研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：丁樺
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
現代汽車的發展方向是減重、節能和提高安全性。由於添加鋁可使鋼的強度顯著降低，高強度高塑性Fe-Mn-Al-C低密度鋼近年來是高性能鋼研究開發的熱點之一。目前，對高鋁(＞8%)的Fe-Mn-Al-C低密度鋼的研究均限於高的錳含量(20-30%)。由於錳含量過高導致在鑄錠和熱軋時易出現裂紋，降低錳含量將有利於低密度Fe-Mn-Al-C鋼的套用。本項目提出一種新型的中錳高鋁鐵素體+奧氏體+碳化物復相鋼，對其變形行為和變形過程中的微觀組織演變進行研究，深入了解變形過程中各組成相的變形特徵，明確不同鐵素體晶粒尺寸和相比例、碳化物尺寸和體積分數對應變硬化行為的影響，揭示應變硬化的微觀機制。同時，從變形機制出發，建立應力應變物理模型，定量分析各相之間的應力應變分配及相互協調，實現實驗鋼力學行為的預測和最佳化。本項目的實施將為高鋁低密度鋼的研究提供一種新的思路，為低密度鋼的合金成分設計、製備及套用提供依據。
結題摘要
在鋼中添加較多的鋁含量，可以降低材料的密度，開發低密度鋼是汽車用鋼輕量化的發展方向之一。本項目採用熱力學方法設計了新型中錳高鋁低密度合金體系，通過合金設計和組織調控，使 Fe-Mn-Al-C系中錳高鋁低密度鋼的抗拉強度超過1.0 GPa，塑性約為40%，達到了項目提出的目標。明確了合金元素和熱處理制度對組織組成的影響規律，揭示了多尺度復相組織調控機理。對Fe-Mn-Al-C系低密度鋼變形過程中的組織演變進行了研究，明確了變形機制及對變形行為的影響規律。在幾何必須位錯和統計儲存位錯的基礎上，結合金屬材料一般流變應力模型，提出了適用於低密度鋼不均勻塑性變形的應力-應變模型，並經實驗驗證。該模型可為低密度鋼的組織設計提供依據，同時豐富了塑性變形理論。對實驗鋼在不同變形溫度和應變速率下的變形行為進行了研究，分析了熱變形過程中各物相的變形機制、κ碳化物的動態析出行為，建立了熱加工圖，可為中錳高鋁低密度鋼的熱加工提供理論依據。首次用高屈強比的中錳高鋁汽車鋼進行冷衝壓試驗，製備的U形件表面質量好，無回彈，具有良好的冷衝壓性能，說明本項目的研究成果具有潛在的工業套用前景。
