DP1180激光焊接接头微观组织及力学性能

目的 探究DP1180(抗拉强度超过1 180 MPa双相钢)激光焊接接头微观组织演变规律并分析接头力学性能.方法 采用激光焊接技术对DP1180进行了拼焊连接,利用光学显微镜和扫描电子显微镜分析接头微观组织演变,通过单轴拉伸试验及疲劳试验分析接头力学性能.结果 热影响区各微区所经历的峰值温度及冷却速率存在差异,进而导致热影响区各微区的微观组织不同,细晶区和粗晶区为全马氏体组织,不完全相变区为马氏体和铁素体的双相组织,回火区为回火马氏体和铁素体,回火区为接头的软化区.后续的焊接单轴拉伸试验结果显示,接头试样于回火区发生韧性断裂;接头试样的抗拉强度、屈服强度和断裂总延伸率分别为1 250.6 MPa、978.8 MPa和4.5％,焊缝等脆硬区的出现,使接头的断裂总延伸率降低但屈服强度提高.在后期的疲劳试验中,激光焊接造成的接头试样凹面应力集中高于其他区域,导致接头试样的疲劳极限低于母材,母材试样的疲劳极限为390.4 MPa,接头试样的疲劳极限为245.1 MPa,接头试样的疲劳极限仅为母材的62.8％.结论 激光焊接技术实现了DP1180双相钢的充分拼焊连接,激光焊接导致DP1180接头各微区微观组织存在差异,但接头的拉伸性能和疲劳性能均会降低.     

超高强度马氏体时效钢的力学行为与微观组织演化的关系

用高分辨透射电镜(HRTEM)和原子探针层析技术(APT)等手段研究了2.4 GPa级超高强度马氏体时效钢在时效过程中析出相的演化规律及其与材料力学性能的关系。对组织观察的结果表明,马氏体时效钢在时效过程中析出相的演化规律分为三个阶段：时效初期富Ni和富Ti团簇的形成、峰时效期金属间化合物Ni₃Ti及其界面处富Mo相的形成、过时效阶段Ni₃Ti的粗化和富Mo相过渡为Ni₃Mo。力学性能的实验结果表明,随着时效时间的延长抗拉强度呈现先提高后降低的趋势,时效时间为4 h时抗拉强度达到最大值2560 MPa。断裂韧性呈现与抗拉强度相反的变化趋势,时效时间为4 h时的断裂韧性值最低,仅为20 MPa·m^1/2。根据不同时效阶段材料中析出相的演化规律,探讨了马氏体时效钢的力学行为与析出相的关系。     

复相钢CP800典型零件冲压开裂原因分析与改进

目的解决热轧酸洗复相钢CP800在底盘拖曳臂外壳零件应用过程中出现的开裂问题。方法借助有限元软件AUTOFORM对零件进行仿真评估,研究材料性能、润滑状态、模具圆角、坯料尺寸等对开裂的影响,分析影响开裂的原因。结果通过提升材料性能、降低摩擦因数、放大凹模圆角以及优化坯料边界,可以有效改善开裂区域的成形性能,其中优化坯料边界效果最佳,开裂风险可完全消除。结论材料性能按均匀伸长率≥5%控制,同时通过优化开裂区域坯料边界及放大凹模圆角,开裂得到了有效解决。     

γ′相增韧NiAl基合金的微观结构

通过定向凝固技术制备的ＮｉＡｌ基双相合金Ｎｉ－３１Ａｌ,是一种“纺织状”γ′纤维增强的ＮｉＡｌ基内生复合材料。在铸态时β和γ′相存在着确定的联向关系。经不同冷却方式的热处理后发现,合金组织结构发生不同程度的变化。其中空冷或油淬后Ｎｉ－３１Ａ的β相大部分转变成为ＮｉＡｌ马氏体相。     

双相钢激光拼焊板温拉伸性能及微观组织

利用温拉伸实验和金相实验,系统研究了双相钢激光拼焊板温拉伸过程中温度、拉伸性能及微观组织三者之间的相互关系.结果表明:随着温度的升高,双相钢激光拼焊板真实应力-应变曲线下降,抗拉强度降低,延伸率升高;温拉伸条件下双相钢激光拼焊板的断裂位置处于焊缝部位,且焊缝组织发生明显变化,随着温度的升高,焊缝中的树枝晶逐渐消失,板条马氏体最终转变为细小的等轴状铁素体;不同温度下焊缝拉伸断口均为韧窝断裂,且随着温度升高,韧窝尺寸变大,深度变深.     

低合金高强度钢的微观组织和疲劳裂纹扩展行为

用透射电镜观察了３０ＣｒＭｎＳｉＮｉ２Ａ钢等温的微观组织，疲劳裂纹扩展行为、裂纹尖端塑性区和位错结构，结果表明，等温状态组织由马氏体和贝氏体组成。在一个奥氏体晶粒内一般存在四个板条领域、裂纹尖端的塑性区内存在主位错带，疲劳断裂的基本组织单元为板条晶或板条束。裂纹遇到板条束界时方向发生较大偏斜。     

钛/钢爆炸复合界面的微观组织结构和力学行为

首次在TEM下直接观察和研究了钛(TA2)/钢(A3)界面结合层内的微观组织结构,从而在更微观的尺度上确立了界面结合层内的组织结构模型。揭示了爆炸复合界面通过局部熔化和扩散的物理冶金过程实现其“冶金结合”的机制。所建立的温度场模型可用以预测和分析界面结合层内的微观组织结构。 第一次利用TEM直接观察并研究了界面结合层内TA2例所产生的绝热剪切带(ASB)内的微观组织结构,结合ASB内的形变热力学条件首次利用动态再结晶理论和起塑变形理论阐明了ASB内细小(<0.1μm)等轴晶粒组织的产生机制及ASB内大剪切应变机制。首次基于材料热粘塑性本构失稳理论对材料本身的物理-力学-热学性能及其晶体结构相耦合进行综合分析,阐明了界面结合层内仅在TA2侧产生、ASB而在A3侧从未产生ASB的机制。 通过对界面微观断裂过程的动态观察和分析,揭示了其不同波形状态界面的微观断裂机制。 深入系统地研究了界面扩散反应区内的微观组织结构和反应相的形成、生长规律。所得结论可指导TA2/A3复合材的工业生产和应用。 本研究中有关金属在冲击载荷下的塑性变形机制和力学行为(孪生、绝热剪切等)的研究结果对研究金属在高应变率冲击载荷下的力学冶金行为具有指导意义。     

材料微观组织结构三维模拟的研究进展

多晶体材料微观组织结构很大程度上决定了其宏观物理力学性能,材料微观组织的模拟对于研究和预测材料的宏观力学性能具有重要意义。随着计算机技术的发展,材料微观组织的三维模拟已成为材料微观组织模拟的研究热点。总结了材料微观组织三维模拟的方法及其应用,提出了三维模拟的研究方向。     

平板双侧刚性压头对压的开裂分析

当弹性平板受双侧刚性压头对压时,在压头与平面接触角点附近会产生奇异应力场和K-控制区。与I型裂纹类似,应力强度因子可作为断裂参量描述应力场的应力集中程度。该文利用经典守恒积分方法研究平板双侧刚性压头对压情况下应力强度因子和触压边界开裂的临界载荷问题,给出边界开裂临界开裂条件,并采用有限元法给出数值算例。     

基于插销试验的10NiSCrMoV钢焊接冷裂纹敏感性分析

测定了10Ni8CrMoV钢在4种焊接工艺条件下的插销临界断裂应力和焊接热循环参数,并结合插销断口微观组织观察,综合分析了该钢的焊接冷裂纹敏感性并得出了相应临界断裂应力预测公式.研究结果表明,10Ni8CrMoV钢具有较强的焊接冷裂纹敏感性,提高预热温度及后热均显著降低其焊接冷裂纹敏感性,临界应力预测公式与小铁研试验结果吻合较好.     

热处理对双相Mg-8Li-4Al-3Zn-La合金组织与性能的影响

分别对原始态的双相Mg-8Li-4Al-3Zn-La合金进行固溶及退火处理,通过光学显微镜、扫描电镜以及X射线衍射等方法研究合金在不同热处理状态下微观组织的变化,测定了合金硬度及拉伸性能并分析了断口。研究结果表明,经固溶处理后合金抗拉强度明显提高,由原来的194MPa提升到243MPa,延伸率由18%降至9%;而退火处理后其强度没有提升,塑性反而下降。此外,合金中两相组织与第二相分布具有明显差异,使得各相性能及其对热处理的反应不同。     

450~780 MPa系列双相钢扩孔性能实验

目的避免双相钢在成形过程中经常出现的翻边或扩孔开裂的问题,提高生产效率。方法以几种强度级别为450~780 MPa的双相钢为实验对象,测试材料的单向拉伸和扩孔性能,并从微观组织上分析影响双相钢强度和扩孔性能的因素。结果 450~780 MPa强度级别双相钢的屈服强度随铁素体晶粒尺寸的减小而增加,抗拉强度随马氏体体积分数的增加呈近似线性增加。双相钢的扩孔性能随着材料强度的提高呈下降的趋势。DP500与DP450和DP600相比,抗拉强度(579 MPa)居中,伸长率最高,但由于其马氏体形态和分布的差异,其扩孔性能反而最低。结论双相钢的扩孔性能会受到马氏体的含量、尺寸、形态和分布的影响,与材料强度和伸长率没有必然的关系,当马氏体呈颗粒状均匀分布时,具有更好的扩孔性能。     

冷却模式对热轧双相钢组织及断裂机制的影响

为研究冷却模式对热轧双相钢显微组织及断裂机制的影响,采用两段式(空冷+水冷)、连续式两种冷却方式,得到不同相比例和力学性能的热轧双相钢,轧后取样并在扫描电镜上进行原位拉伸实验.结果表明,两段式冷却模式得到的马氏体呈小岛状,而连续式冷却模式得到的马氏体呈块状,马氏体含量和形貌的不同导致两种冷却方式得到的双相钢力学性能存在差异.原位拉伸过程中,裂纹首先萌生于铁素体与夹杂物界面处,随着变形继续进行,在铁素体与马氏体界面处开始出现裂纹,当变形量进一步增大时,细小岛状马氏体始终不发生断裂,而块状马氏体在颈缩阶段发生断裂.     

低碳双相钢丝热处理与冷拉拨变形的组织观察

对２０双相钢线热处理与拉拨变形的组织进行了观察，结果表明，随亚温淬火温度的升高，双相组织中马氏体的亚结构由孪晶型变成位错型，两相的变形能力和拉拨性能都得到改善，变形量是影响位错数量及在双相组织中形成错胞的主要因素。     

考虑局部构造形式影响的焊接节点抗震性能分析

钢结构梁柱节点的局部构造形式对结构抗震性能影响显著,该文研究已有焊接节点构造形式的优缺点,依据等强设计原则,提出新型的节点构造形式。采用有限元软件ANSYS建立非线性有限元模型,考虑构件局部屈曲,对节点施加初始缺陷,并依据已有的钢框架焊接节点试验验证所建立有限元模型的准确性和适用性。对新型节点与标准节点、加强型节点和削弱型节点在承载力、断裂性能、滞回性能、退化特性、破坏形态以及累积损伤等方面进行对比分析,深入探讨新型构造形式节点的抗震性能。分析结果表明：新型节点在不改变节点刚度的情况下,能够实现塑性铰外移,且节点破坏形态与断裂性能滞回性能稳定,在断裂性能与累积损伤方面表现良好。     

超高强钢前纵梁零件冲压开裂分析与处理

目的解决780 MPa级别超强度钢板冷冲压生产汽车前纵梁时发生的冲压开裂问题。方法通过网格应变分析技术和仿真分析,研究该零件冲压开裂的原因,分析引起开裂的因素,基于CAE模型系统,研究压边力、模具间隙、坯料尺寸、材料性能对开裂的影响规律。结果降低压边力和增加模具间隙均能减轻开裂,但是无法消除冲压开裂;坯料尺寸缩小可以消除冲压开裂,但是优化坯料尺寸需要改变模具上的坯料定位器,同时增大起皱风险;通过提升材料性能可以消除开裂。结论考虑最终各方案成本,选择性能优异的材料进行生产,将冲压开裂率降低至0.6%,满足了冲压要求。     

热轧高强度钢板剪切开裂原因

采用化学成分分析、宏观和微观检验及试验验证等方法对某热轧高强度钢板剪切开裂原因进行了研究。结果表明：这种开裂并非由于连铸坯中心裂纹或偏析所造成的,而是中心马氏体带和基体上弥散分布较大的TiN（C）颗粒和晶界上富集的磷以及剪切加工工艺不合理所造成;并提出相应措施,解决了这一问题。     

高碳高合金冷作模具钢淬火开裂分析

某SKD11高碳高合金冷作模具钢板在淬火过程中开裂失效。采用金相、扫描电镜、能谱分析等方法对开裂原因进行了分析。结果表明，钢板存在的冶金缺陷以及不合理的机加工和结构设计，是导致其淬火开裂的根本原因。