《電塑性效應下亞穩態奧氏體不鏽鋼衝壓成形的機理研究》是依託上海交通大學，由李細鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電塑性效應下亞穩態奧氏體不鏽鋼衝壓成形的機理研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：李細鋒
- 依託單位：上海交通大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對亞穩態奧氏體不鏽鋼的成形特性，將電塑性效應套用於其衝壓成形。在已有相變模型的基礎上考慮高密度脈衝電流作用，建立奧氏體-馬氏體相變模型，通過脈衝電流參數來控制馬氏體相變數，實現衝壓過程中以及衝壓產品塑性與強度的理想匹配。基於能量平衡原理，考慮焦耳熱效應引起的溫升對材料應變速率敏感性的影響以及馬氏體相變，確立流動應力模型。通過電塑性效應下90 V型彎曲和十字形件主要變形區局部通電拉深試驗以及零件抗腐蝕性能測試，分析電流參數和衝壓工藝參數對零件成形質量以及抗腐蝕性能的影響規律。測量拉深過程中法蘭處的摩擦係數，並考慮馬氏體相變以建立摩擦模型。採用多種手段分析電塑性對殘餘應力和回彈量、摩擦條件、抗腐蝕性能等影響的微觀機理。研究成果將形成電塑性下亞穩態奧氏體不鏽鋼衝壓成形的基礎理論，促進電塑性在衝壓領域的廣泛套用，實現成形過程的高效環保以及產品質量的顯著提高。
結題摘要
研究了拉伸速率對SUS304不鏽鋼板力學性能和微觀組織的影響規律。在應變速率0.0005-0.1s-1內，隨著應變速率的增大，屈服強度連續增大，而抗拉強度和延伸率先減小後增大，這主要是由馬氏體分數所決定的。在應變速率較高時，高的溫升抑制了馬氏體相變。由於馬氏體分數影響著空洞的形核和長大，拉伸斷口上的韌窩密度變化規律與抗拉強度和延伸率的類似。採用修正的Johnson-Cook模型，模擬十字件成形過程，驗證了此模型的準確性。採用透射電鏡觀察原位拉伸過程中馬氏體相變，發現ε馬氏體板條優先從位錯塞積區域誘發。隨著變形量的增加，在沒有熱處理的條件下，部分ε板條消失，並可逆轉化為γ奧氏體，這不同於以往ε馬氏體完全轉化為α’馬氏體的報導。部分變形孿晶出現並沿著垂直於ε板條的方向長大，而且實時觀察到多種相變機制同時存在。 研究了脈衝電流對5A90鋁鋰合金板力學性能和微觀結構的影響。當電流密度為14.72A/mm2，延伸率從室溫24.1%提高到60.1%，屈服強度從145MPa降到58MPa。脈衝電流使拉伸斷口出現大且深的韌窩。電塑性效應(EPE)主要是焦耳熱效應和純電塑性效應的綜合作用，而焦耳熱效應起主導作用，對流動應力降低和延伸率提高的貢獻分別占63.8-88.5%和67.5-84.1%。脈衝電流有效降低折彎和拉延成形力，提高成形件的質量，並減少回彈。 研究了脈衝電流對SUS304不鏽鋼拉伸性能、微觀組織以及彎曲性能的影響。延伸率隨著電流密度的增大而減小。當電流密度為11.51A/mm2時，延伸率從室溫58.7%下降到28.0%。通過風冷抑制焦耳熱效應，在電流密度為2.95A/mm2並風冷時，延伸率為72.4%，比室溫增加23.3%。基於拉伸過程中的能量關係，建立了EPE係數的求解公式。就給定應變而言，電流密度越大，EPE係數越大。焦耳熱效應抑制馬氏體相變，而純電塑性效應促進相變，使相變誘發塑性(TRIP)效應增強，塑性提高。探究晶粒尺寸對電塑性效應的影響規律, 完成9.2、17.8和27.4μm三種晶粒TC4鈦合金的室溫和電塑性拉伸實驗，脈衝電流對細晶的EPE高於對粗晶的作用。當有效電流密度為6.36、9.03和10.48 A/mm2時，和室溫拉伸相比，位錯密度分別降低19.37、26.25和62.07%。完成了通電V型彎曲實驗，脈衝電流有效抑制彎曲過程中裂紋的出現。
