《基於性能定製的超高強度鋼板一體化成形技術基礎研究》是依託吉林大學，由張志強擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於性能定製的超高強度鋼板一體化成形技術基礎研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張志強
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
研製新一代具有定製性能的車身零件是目前汽車工業迫切需要解決的問題。為此，本項目將深入研究用於加工具有定製性能車身零件的超高強度鋼板電阻加熱-成形-局部淬火一體化工藝的基本理論與關鍵技術，包括：基於多點柔性施壓的電阻直接板料加熱溫度控制理論，基於模具分區加熱與冷卻溫度控制的多場耦合成形機理及多區域不同冷卻路徑下的熱交換原理與多組織相變動力學機制，局部淬火對零件的組織與性能拼接的影響規律等主要任務。重點解決電阻直接板料加熱溫度分布均勻性及基於不同冷卻路徑下材料的組織與溫度精確控制等關鍵問題。在現有基礎之上，研究開發自主創新的理論與技術，得到超高強度鋼板電阻加熱-成形-局部淬火一體化加工的基本理論與方法。本項目所完成的研究成果將為具有定製性能的車身零件的加工提供新的模式，在保證快速、高效、低成本的同時，又能實現成形質量的穩定及成形件組織與性能的精確分布，為該技術的工程套用掃清障礙。
結題摘要
隨著當今社會對汽車工業節能減排與碰撞安全性要求的日益提高，傳統的單純具有高強度、低塑性的車身零件已無法滿足汽車工業的發展需要，研製新一代的具有定製性能的車身零件正成為汽車工業亟需解決的問題。電阻加熱-成形-局部淬火一體化加工方式能克服目前的冷衝壓成形無法加工高強度零件及熱成形整體淬火僅能得到單一高強度低塑性零件的局限性，能獲得好的成形效果。基於此，本項目主要進行電阻直接高強鋼板加熱熱衝壓技術及板料溫度控制理論；無形變不同模具溫度條件板料與模具的熱交換原理及相變動力學；大變形條件熱成形-淬火機理與變冷卻路徑零件組織性能拼接三個方面的研究。 首先，獲得材料電阻加熱溫度控制模型，相比於加熱爐加熱，電阻加熱後的材料均勻延伸率由10%增加到16%，其抗拉強度由1496MPa增加到1573MPa。其原因為極高的加熱速度使奧氏體晶粒來不及長大，淬火後得到細小的馬氏體組織；通過無形變條件下不同模具溫度淬火實驗研究，提出基於有限元分析-反向最佳化的界面換熱係數確定方法；淬火研究結果表明，硼鋼加熱淬火後主要的組織為馬氏體、貝氏體及鐵素體，隨著模具溫度由室溫升高至450℃，馬氏體含量由83.02%降低至39.35%，貝氏體含量由15.86增加至52.46%，表現為零件抗拉強度由1454MPa降低至963MPa，延伸率由6.6%升高至7.9%，斷裂方式也由脆性斷裂逐漸演變為韌性斷裂；U形件分區變冷卻路徑的成形-淬火實驗研究結果表明，零件的冷區與熱區分別獲得不同的淬火組織，冷區主要為馬氏體，其抗拉強度及斷裂伸長率隨著模具溫度的升高無明顯變化，維持在1370MPa以上，熱區組織隨模具溫度的升高，馬氏體含量下降，貝氏體含量增加，抗拉強度顯著降低，而伸長率不斷提高，當模具溫度達到500℃時，其抗拉強度降到最低730MPa，而伸長率達到最高13.41%。當模具溫度升高到400℃及以上時，出現粒狀貝氏體的大塊區域，產生的原因是板料在模具溫度為400℃以上成形淬火後，所得到的U形件熱區溫度依然較高，由於馬氏體轉變溫度範圍為375～325℃，板料中大部分奧氏體組織還未發生轉變，在空氣中自然冷卻時出現粒狀貝氏體組織。上述研究結果表明，通過模具分區溫度控制的方式以得到硼鋼不同的淬火冷卻速度，最終得到不同的微觀組織及力學性能，實現零件的定製屬性的方法是完全可行的，且具有良好的實際效果。
