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Acta Mater.:中锰钢微观力学行为的研究
发布:lee_9124   时间:2017/9/26 22:52:54   阅读:3195 
【引言】
 
近几年来,由于对燃油效率、节能减排和安全设计等要求的不断提高,拥有高强度和良好塑形的先进高强度钢(AHSS)受到了科学家们的广泛关注。相变诱导塑性(TRIP)钢作为新一代的先进高强度钢,由于相变诱导塑性变形效应,有着高极限拉伸应力(UTS)和总伸长率(TE)。它的Mn含量为5%-10%,具有铁素体—奥氏体双相细晶组织。近日,有学者通过高能X射线原位观察实验,研究了中锰TRIP钢的微观力学行为,描述其温度依赖性的变形特征,有助于更好地深入研究中锰TRIP钢的变形机理。
 
【成果简介】
 
近日,北京科技大学王沿东教授和阿贡国家实验室JonathanAlmer(共同通讯作者)在Advanced Materials上发布了一篇关于中锰钢的文章,题为“Temperature-dependent micromechanical behavior of medium-Mn transformation-induced-plasticity steel studied by in situ synchrotron X-ray diffraction”。研究团队通过高能X射线衍射,在选定温度下进行单向拉伸实验,研究中锰相变诱导塑性(TRIP)钢的微观力学行为。研究结果表明,随着变形温度的降低,吕德斯应变降低,同时在吕德斯带传播过程中,奥氏体更多地转变为马氏体。此外,加工硬化在变形诱导马氏体相变过程中,对相的低温塑性稳定性起着重要作用。
 
【图片导读】
 
图1  高能X射线衍射实验原理图
 
 
 
把一定规格的拉伸式样放在轧制方向平行于加载方向的应力装置上,在选定温度下进行拉伸实验。收集在不同负载水平下由德拜环组成的二维衍射图。把与加载方向平行的散射矢量的数据整合,用于计算不同相的拉伸晶格应变。
 
图2  应力应变曲线
 
 
 
随着变形温度从100℃降低到-50℃,钢的屈服强度从940 MPa略微增加到976 MPa,与钢的预期温度依赖强度类似。进入吕德斯应变阶段后,随着变形温度从100℃降低到-50℃,力学性能发生了显著变化,其特征在于极限抗拉强度(UTS)和总伸长率(TE)的变化。
 
图3  高能X射线衍射图
 
 
 
(a) 原始样品;
(b) 温度100℃,应变为0.212;
(c) 温度25℃,应变为0.454;
(d) 温度-50℃,应变为0.346。
 
图4  奥氏体体积分数随应变的变化
 
 
 
对于在100℃变形的样品,奥氏体仅有小部分消失直到断裂。对于在25或-50℃变形的样品,样品屈服后奥氏体的体积分数突然下降约0.05。随着塑性应变的增加,奥氏体在25℃下的体积分数逐渐降低,在-50℃下也同时逐渐降低。
 
图5  施加应力后的衍射图谱
 
 
 
(a) 950MPa应力下铁素体和马氏体的{211}衍射峰;
(b) 1130MPa应力下铁素体和马氏体的{211}衍射峰;
(c) 由加载方向到横向的晶面间距变化。
 
图6  样品在选定温度下半高宽的变化
 
 
 
(a) 100℃;
(b) 25℃;
(c) -50℃。
 
图7  25℃不同应力下的吕德斯带传播
 
 
 
(a) 由奥氏体体积分数的变化表示;
(b) 由γ-311峰值变化表示;
(c) 由晶格应变的变化表示。


来源:材料人网
 
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