1300MPa级热成形钢高应变速率本构模型分析

对CR950/1300HS的静态和高应变速率下的力学性能进行测试,采用5种不同的硬化模型对静态力学性能曲线进行拟合;选取误差较小的Swift和Hockett-Sherby模型,通过引入加权系数组成混合硬化模型;选取半径为5 mm的缺口拉伸试件进行混合硬化模型验证。在混合硬化模型中引入应变速率强化项,构建应变速率相关的混合本构模型。基于车身B柱侧面碰撞工况,对比应变速率相关的混合本构模型和其他本构模型仿真分析结果与实测结果的差异,以验证模型的可靠性。结果表明,混合硬化模型的仿真分析结果与试验测试的最大力误差为2.15%,可决系数达到0.976,优于其他硬化模型;CR950/1300HS的塑性、屈服强度和抗拉强度随着应变速率的增加得到一定的提升。应变速率相关的混合本构模型所得关键点应力与实测结果误差小于5%;B柱侧面碰撞仿真时,采用混合本构模型得到的最大侵入量和侵入速度的误差分别在4.5%和3.68%以内,优于采用其他模型的结果;因此,可选用该模型作为材料输入应用于碰撞仿真分析。     

40Mn钢高温高应变速率塑性本构行为

为研究40Mn钢在高温高应变速率下的塑性本构行为,利用分离式霍普金森压杆装置对40Mn钢开展了高温(650℃)和高应变速率(1700、2800、3500、4600和5500 s^-1)下的压缩实验。实验结果显示,在应变速率高于4600 s^-1时,40Mn钢的应变速率强化效应明显减弱。对测量获得的应力和应变数据进行Johnson-Cook塑性本构模型拟合。利用MATLAB进行了材料塑性本构参数的优化,并在有限元模拟中应用了所构建的本构模型。通过对比有限元模拟和实验测量的高速压缩后的试样高度,验证了所构建本构模型及优化后的模型的预测精度。     

2519A铝合金的动态力学性能及本构关系

为研究应变速率及温度对2519A铝合金流变应力的影响,对2519A铝合金进行动态力学性能测试及准静态拉伸实验,结合光学显微镜及透射显微电镜分析应变速率及温度对微观组织演化的影响。研究结果表明：2519A铝合金具有应变速率效应及温度敏感性。采用变量分离与非线性拟合方法对准静态及霍普金森压杆（SHPB）实验数据进行拟合,得到2519A铝合金的Johnson-Cook本构模型参数,曲线拟合与实验结果吻合较好,为力学性能的研究及抗弹性能有限元分析提供了参考。     

B280VK高强钢的Johnson-Cook本构模型与失效参数确定

通过对B280VK高强钢进行动态和准静态拉伸试验获取了其相关力学性能,并基于Johnson-Cook本构模型反求出B280VK高强钢的本构模型参数。结果表明,Johnson-Cook本构模型拟合曲线与试验拉伸曲线具有较高的一致性,能够反映出B280VK高强钢材料拉伸应力及应变变化趋势,可用于预测B280VK高强钢的应力-应变关系。然后,利用不同缺口样件准静态和动态拉伸载荷工况下获得的失效应变和应力三轴度值,通过最小二乘法拟合获得Johnson-Cook失效模型参数。最后,通过对比仿真与试验结果发现仿真与试验的载荷-位移曲线具有较高的一致性,并且峰值载荷最大相对误差被控制在9.23%以内,验证了B280VK高强钢的Johnson-Cook失效模型的准确性。     

高强双相钢动态力学本构模型对比分析

研究了高强双相钢的动态力学特性和本构模型,以典型双相钢材料HC440/780DPD+Z为研究对象,对静态力学性能和应变速率为0.001、0.1、1、10、100、200、500和1000 s-1的动态力学特性进行了测试,获取了关键参数随应变速率的变化规律;采用多种经典本构模型方程对测试材料的本构模型参数进行了拟合,通过...     

高铝1000MPa级热镀锌双相钢的组织和性能

实验室研发了一种高铝1000 MPa级的冷轧热镀锌双相钢,从化学成分、热镀锌退火工艺以及显微组织和性能等方面对其进行实验研究。实验结果表明:实验钢的Ac1、Ac3、Ms分别为757、950、410℃,经过热镀锌退火后,实验钢的室温组织为典型的马氏体+铁素体双相组织,马氏体精细结构为板条状,且随着退火温度的升高,马氏体含量增加,屈服强度和抗拉强度升高,伸长率保持在12%以上。     

1000MPa级冷轧热镀锌双相钢的研发

介绍了实验室内开发的1000MPa级冷轧热镀锌双相钢的化学成分、热镀锌退火工艺及其室温组织和力学性能。实验表明,实验用钢的Ac_1、Ac_3、Ms点分别为725、850、390℃,经退火温度为820℃、保温时间为80s的热镀锌退火后,室温组织为典型的铁素体+马氏体组织,抗拉强度可达1014MPa,伸长率达13.7%。     

高应变率下TC4-DT钛合金的动态力学性能及塑性本构关系

为研究TC4-DT钛合金的动态力学性能及其本构关系,在1000~8000 s-1应变率范围内,利用分离式Hopkinson压杆试验装置对该材料进行动态压缩试验,得到高应变率下的真实应力-应变曲线。结果表明:高应变率时TC4-DT钛合金材料存在应变率增强、增塑以及应变强化效应,其流变应力表现出较强的应变率敏感性。通过微观组织观察,发现高应变率变形时出现绝热剪切带是材料流变应力急剧减小的主要原因。改进Johnson-Cook本构模型中的温度项,利用试验数据对TC4-DT钛合金在高应变率下的动态塑性本构关系进行拟合,得到室温下该材料的动态塑性本构方程,模型计算结果和试验结果证明该模型可以更好地预测TC4-DT钛合金高应变率下的塑性流变应力。     

汽车结构用590 MPa级高屈服强度钢的研制

为满足汽车轻量化要求,利用Nb、Ti微合金化元素的细晶强化和析出强化机理,并进行生产工艺参数的合理控制,开发研制了抗拉强度达590 MPa级的汽车结构用高屈服强度钢板。研究结果表明,该钢的组织为细晶铁素体、回火马氏体和少量贝氏体,在铁素体基体上分布有细小的析出相。性能检验结果和点焊、成形试验表明,该钢具有良好的力学性能、成形和焊接性能。     

1000MPa级工程机械高强钢焊接性及接头组织性能

采用理论计算及最高硬度试验对50mm厚HG980DZ35钢板的焊接性进行了初步分析,并基于Gleeble2000热模拟试验机研究了不同焊接t8/5对热影响区粗晶区(CGHAZ)组织性能的影响,最后采用气体保护焊试验对热模拟试验结果进行了验证.结果表明,试验钢有一定的冷裂纹敏感性,焊接前需预热150℃.随着t8/5冷却时...     

HST2425钛合金动态力学行为及本构模型

使用电子万能试验机和分离式霍普金森杆装置(SHPB)研究了HST2425钛合金在温度为293～673 K、应变速率为0.0001～6500 s^-1下的准静态和动态力学性能。结果表明,HST2425钛合金的最大应力和最大应变均随应变速率的增大而增加,但是应变速率超过3500 s^-1后最大应力的增加程度降低,在应变速率超过5500 s^-1后最大应变的增加程度也降低。随变形温度的升高,流变应力显著降低,并且温度和应变速率在动态压缩过程中具有交互作用。根据试验结果建立了HST2425钛合金的原始Johnson-Cook(J-C)模型及其修正模型,且修正模型与试验值的相关性比原始模型更好,表明修正模型在预测HST2425钛合金动态冲击变形行为方面具有更高的准确性和适用性。     

高强7A62铝合金动态力学响应及其J-C本构关系

利用万能试验机和Hopkinson拉杆(SHTB)对7A62铝合金进行了准静态和动态拉伸性能测试,研究该合金室温及高温塑性流动应力动态响应特征,结合OM、SEM、TEM、DSC、LFA等测试对该合金的物理性能及原始微观组织进行分析。结果表明:7A62铝合金在大量高密度细小沉淀析出物粒子及亚微米级高熔点平衡析出粒子复合强化作用下,准静态屈服强度可达608 MPa。在室温动态变形过程中,该合金应变率强化效应显著。随着应变率高于684 s^-1时,合金屈服强度对应变率敏感性显著增强。在1100 s^-1、25~500℃条件下,合金表现出温度敏感性的沉淀强化相回溶及动态再结晶的热软化效应,500℃高温动态屈服强度超过200 MPa。在动态力学性能变化规律的基础上,建立了7A62铝合金的Johnson-Cook(J-C)本构模型。     

1000MPa级双相钢弯曲性能试验

弯曲性能是衡量汽车用超高强钢板冲压成形的重要指标。通过14种典型DP980CR和DP980GI超高强钢板的弯曲极限试验,深入分析1000MPa级超高强钢板的弯曲极限Rmin/t,并研究了各向异性和剪切质量对弯曲极限的影响规律。研究结果表明,宝钢1000MPa级超高强DP钢的弯曲极限与进口材相近,DP980CR的Rmin/t约为2,DP980GI的Rmin/t约为2.2。超高强DP钢的弯曲极限与延伸率间无相关性,这与经典塑性理论有所不同。各向异性对超高强钢板相对弯曲半径影响显著,0°方向的相对弯曲半径明显高于90°方向试样,进口材料和宝钢材料均如此。边部质量对超高强钢板弯曲极限影响显著,冲裁后弯曲极限比铣削状态降低,而毛刺带位于弯曲外侧,进一步降低弯曲极限,Rmin/t达到3.6。     

1000 MPa级热轧双相钢不同弛豫时间的热处理工艺

基于汽车轻量化原则,应用热轧+超快冷+弛豫热处理一体化工艺技术得到了1000 MPa级热轧双相钢,并研究了弛豫时间对试验钢组织和性能的影响。结果表明,随着弛豫时间的增加,试验钢中铁素体和马氏体组织的带状分布越明显,其中铁素体晶粒尺寸与体积分数均增加,屈服强度降低,伸长率增加;抗拉强度先增加后降低,是马氏体体积分数和碳含量综合作用的结果;屈强比减小,n值增加。弛豫时间影响两相的体积分数、晶粒大小和内部亚结构。弛豫时间为10 s时,试验钢的抗拉强度为1025 MPa、伸长率为17.5%、屈强比为0.48、n值为0.13,具有最优综合力学性能;综合考虑力学性能和生产效率,试验钢在该工艺技术条件下合适的弛豫时间为7~10 s。     

800MPa级低合金高强钢板的组织优化

测试了不同成分和工艺生产的800 MPa级低合金高强钢板的力学性能,借助光学金相显微镜、扫描电镜及透射电镜对其组织进行了分析。结果表明,800 MPa级低碳非调质钢,具有较低的淬硬倾向,可实现免预热焊接,该钢轧后冷速>12℃/s时,形成以针状铁素体和板条贝氏体为主的微观组织,钢板冲击韧性大幅度提高,且裂纹敏感性值更低,焊接后也表现出更强的抗裂性能。而800 MPa级中碳调质钢具有一定淬硬倾向,焊接时必须预热否则接头部位易出现裂纹,母材组织主要为回火马氏体,焊接接头组织为少量回火马氏体、大量未溶解碳化物及一定量准多边形铁素体,对塑性变形抗力很小。     

超高强DP980钢的动态再结晶模型

采用Gleeble-3500热模拟试验机对超高强DP980钢进行热压缩试验,研究其在变形温度为900~1 200℃、应变速率为0.05~30s~(-1)条件下的动态再结晶行为,分析了变形温度和应变速率对真应力-真应变曲线的影响。结果表明:超高强DP980钢在变形过程中,存在动态再结晶和动态回复两种软化机制,且随着温度的升高和应变速率的降低,临界应变越小,动态再结晶越容易发生;同时,得到了发生动态再结晶时的形变激活能,建立了峰值应变模型、动态再结晶临界应力模型和动态再结晶动力学模型。     

V-N微合金化600 MPa高强度钢筋钢的动态连续冷却转变曲线

利用Gleeble-1500热模拟试验机测定了V-N微合金化600 MPa高强度钢筋钢在不同冷速下连续冷却转变的热膨胀曲线,结合显微组织观察,获得了该钢的动态连续冷却转变曲线。结果表明,当冷却速率小于1 ℃/s时,组织为铁素体和珠光体;当冷却速率为3 ℃/s时,出现少量贝氏体;当冷却速率为8℃/s时,珠光体消失,组织为铁素体和贝氏体;当冷却速率为10 ℃/s时,开始出现马氏体;当冷却速率在20 ℃/s以上时,组织全部转变为马氏体。     

1OOO MPa级高强钢焊接热影响区组织和韧性

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行1 000MPa低碳QT钢不同焊接热输入的热模拟试验,研究了焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)组织与韧性及其变化规律.结果表明,一次热循环后,随着热输入的增加,冲击韧度先是增加然后下降,组织由马氏体向马氏体(M)与贝氏体(B)的混合组织转变,粗大的M和B组织及板条间和板条内碳化...     

淬火温度对2200 MPa级超高强度钢力学性能与微观组织的影响

采用力学性能测试、光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等材料分析方法研究了淬火温度对2200 MPa级超高强度钢的力学性能及微观组织的影响。结果表明,试验钢最佳淬火温度为1025 ℃,再经后续热处理能获得最佳的强韧性匹配,此时抗拉强度为2244 MPa,屈服强度为1836 MPa,U型缺口冲击吸收能量为59 J,断裂韧性为57.7 MPa·m^1/2。淬火温度较低时,出现粗大一次碳化物富Mo型M₆C碳化物,严重影响强度和韧性。随着淬火温度升高,一次碳化物逐渐减少,直至1000 ℃完全消失,当淬火温度高于1025 ℃时晶粒显著粗化,晶粒尺寸成为主要的负面影响因素。