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对TRIP钢及双相钢微观力学行为的研究—原位衍射实验与自洽模拟

作　者: 丛振华
导　师: 王沿东
学　校: 东北大学
专　业: 材料学
关键词: TRIP钢双相钢形变 X射线衍射微观力学模拟
分类号: TG142.15
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

本论文基于同步辐射源大型科学装置的原位高能X射线衍射技术,研究了形变诱发塑性钢(TRIP钢)及双相钢(DP钢)的微观力学行为。TRIP钢由铁素体、贝氏体和少量残余奥氏体相组成,DP钢由铁素体和马氏体相两相组成。对于TRIP钢来说,由于其体心立方相(铁素体+贝氏体)与面心立方结构相(奥氏体)晶体结构差异明显,两种不同相具有完全不同的hkl衍射峰,故易根据不同相衍射峰对应的晶格常数变化提供的定量信息,从而获得不同应力状态下奥氏体相的hkl点阵应变分布。然而对于TRIP钢中的铁素体和贝氏体相以及DP钢中的铁素体和马氏体相而言,由于其具有相同的晶体结构,故衍射峰相互交叠,很难利用单峰拟合技术获得各相的点阵应变。本论文通过选取两个具有不同峰宽和峰位的Gaussian函数对各相的衍射强度与20关系曲线进行拟合,能够很好区分TRIP钢中铁素体相和贝氏体相以及DP钢中铁素体相和马氏体相(200)晶面的衍射峰峰位,从而确定不同载荷下两种材料各相的点阵应变及平均相应力。通过使用双相弹塑性自洽模型(EPSC)对材料微观力学行为进行了模拟。模拟与实验结果符合良好,从而证明该模型能够较好模拟多相材料的微观力学行为。基于以上工作,我们得到如下结论：1、外加载荷较小时,TRIP800及DP980钢内部微观应力主要为各相平均应力,随外加载荷不断增加,与晶粒取向相关应力(晶间应力)取代相应力,成为微观应力的主要来源。2、奥氏体含量14%的TRIP800钢中γ相(奥氏体相)所承受的平均应力和晶粒取向相关应力大于α相的对应应力；奥氏体含量4%的TRIP800和DP980钢中,贝氏体和马氏体相所承载的平均应力和晶粒取向相关应力均大于铁素体相的相对应应力。3、奥氏体含量14%的TRIP800钢中α相与γ相弹塑性转变点分别为300MPa和600MPa；奥氏体含量为4%的钢中α相与γ相弹塑性转变点分别为300MPa和750MPa。DP980钢中铁素体和马氏体的弹塑性转变点分别为830和900MPa。4、弹塑性自洽模型能够很好模拟双相材料中的微观力学行为,可以提供无法通过实验手段直接获得的微观力学信息,为材料性能预测提供有力工具。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-10
第1章绪论  10-20
  1.1 TRIP钢及双相钢的研究背景  10-11
  1.2 TRIP钢的发展和TRIP效应  11-13
    1.2.1 TRIP钢研究情况概述及应用  11-12
    1.2.2 TRIP效应  12-13
  1.3 双相钢的发展和强韧化机理  13-15
    1.3.1 双相钢研究情况概述及应用  13-14
    1.3.2 双相钢强韧化机理  14-15
  1.4 原位X射线衍射测量应力  15-18
    1.4.1 国内外X射线应力检测研究现状  15-16
    1.4.2 X射线衍射测量应力优点  16-17
    1.4.3 X射线衍射测量应力原理  17-18
  1.5 本课题研究内容、目的及意义  18-20
    1.5.1 研究目的及意义  18-19
    1.5.2 研究内容  19-20
第2章微观应力的分类与表征  20-26
  2.1 材料内部应力分类  20
  2.2 残余应力  20-21
  2.3 微观应力  21-26
    2.3.1 晶间微观应力  22-23
    2.3.2 相问微观应力  23-26
第3章原位高能X射线衍射实验  26-47
  3.1 实验材料及装置  26-29
    3.1.1 实验材料  26
    3.1.2 实验装置与实验步骤  26-29
  3.2 TRIP800及DP980的二维衍射花样分析  29-30
  3.3 点阵应变的计算  30-34
    3.3.1 对TRIP800点阵应变的确定  31-33
    3.3.2 对DP980点阵应变的确定  33-34
  3.4 各相平均应力的计算  34
  3.5 实验结果与讨论  34-46
    3.5.1 点阵应变对外加载荷的响应  34-44
    3.5.2 各相平均应力的计算  44-46
  3.6 小结  46-47
第4章利用弹塑性自洽模型对双相材料非均匀应力的模拟  47-55
  4.1 双相材料中自洽模型的建立  47-49
  4.2 模拟与结果讨论  49-54
    4.2.1 模型参数  49-50
    4.2.2 点阵应变对外加载荷的响应  50-52
    4.2.3 各相平均应力对外加载荷的响应  52-54
  4.3 小结  54-55
第5章结论  55-56
参考文献  56-62
致谢  62

对TRIP钢及双相钢微观力学行为的研究—原位衍射实验与自洽模拟

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