稀土元素对TWIP钢显微组织与力学性能的影响以及TWIP钢的变形机制研究

发布时间：2017-10-20 05:10

  本文关键词：稀土元素对TWIP钢显微组织与力学性能的影响以及TWIP钢的变形机制研究

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【摘要】：近年来,TWIP(twinning-induced plasticity)钢由于其高强度、高塑性的优异力学性能,越来越受到关注。TWIP钢的优异力学性能主要与塑性变形过程中形变孪晶的产生有关。尽管C、Mn、Al、Si等元素对TWIP钢的显微组织与力学性能的影响已有较多的研究,但是稀土元素对TWIP钢的显微组织与力学性能的影响却鲜有报道,而且TWIP钢的变形机制也尚未被充分揭示。本文研究了含稀土与不含稀土的Fe-15Mn-1.5Al-0.6C TWIP钢的显微组织与力学性能,发现含稀土TWIP钢的屈服强度、抗拉强度和延伸率均得到了提高。光学显微镜(OM)和电子背散射衍射(EBSD)表征显示含稀土TWIP钢具有更为均匀的显微组织,其晶界中大角度晶界的比例也更大,这是它延伸率得到提高的原因。同时,EBSD和透射电子显微镜(TEM)分析显示,含稀土TWIP钢的显微组织具有更多的、分布更加均匀的退火孪晶,并且一些晶粒中还出现了厚度仅为10-20nm的二次退火孪晶,这些因素导致含稀土TWIP钢的抗拉强度提高。而含稀土TWIP钢屈服强度的提高与稀土原子的固溶强化作用,以及对位错运动的钉扎作用有关。另外,本文还利用X射线衍射(XRD)、TEM表征等手段初步研究了Fe-15Mn-1.5Al-0.6C TWIP钢在室温下的变形机制。研究发现,Fe-15Mn-1.5Al-0.6C TWIP钢在室温拉伸变形过程中,没有发生马氏体相变,其显微组织始终是稳定的单相奥氏体组织。应变开始时,位错滑移为其主要变形方式;随后,形变孪晶开始产生并且其密度随变形量增加不断变大;当应变达到一定的程度时,微带被激活并开始出现。随着应变的进一步增大,孪生的继续发生变得困难,微带的形成与交割成为塑性变形继续发生的主要方式,直至材料断裂。
【关键词】：TWIP钢 稀土元素 力学性能 显微组织 变形机制
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1
【目录】：

• 摘要5-7
• abstract7-12
• 第一章 绪论12-41
• 1.1 引言12-14
• 1.2 TWIP钢的发展历史与研究现状14-15
• 1.3 TWIP效应15-20
• 1.4 TWIP钢的变形机制20-22
• 1.5 TWIP钢中的动态应变时效现象22-24
• 1.6 TWIP钢的显微组织24-25
• 1.7 TWIP钢的合金化25-35
• 1.7.1 合金元素Mn26-28
• 1.7.2 合金元素C28-29
• 1.7.3 合金元素Si29-30
• 1.7.4 合金元素Al30-33
• 1.7.5 合金元素Nb33
• 1.7.6 合金元素N33-35
• 1.8 稀土在钢中的作用35-38
• 1.8.1 稀土元素净化钢液的作用35-36
• 1.8.2 稀土元素对夹杂物的变质作用36
• 1.8.3 稀土元素细化晶粒的作用36-37
• 1.8.4 稀土元素的微合金化作用37-38
• 1.8.5 稀土元素的吸氢作用38
• 1.9 本课题研究的意义、目标和内容38-41
• 1.9.1 本课题研究的意义38-39
• 1.9.2 本课题研究的目标39
• 1.9.3 本课题研究的内容39-41
• 第二章 材料制备与实验方法41-48
• 2.1 TWIP钢的成分设计41-42
• 2.2 材料制备42
• 2.3 力学性能测试42-43
• 2.3.1 室温拉伸性能测试42-43
• 2.3.2 拉伸断.分析43
• 2.4 显微组织表征43-46
• 2.4.1 金相观察43-44
• 2.4.2 XRD分析44-45
• 2.4.3 EBSD分析45
• 2.4.4 TEM分析45-46
• 2.5 本章小结46-48
• 第三章 稀土元素对Fe-15Mn-1.5Al-0.6C TWIP钢显微组织与力学性能的影响48-63
• 3.1 引言48-49
• 3.2 稀土元素对Fe-15Mn-1.5Al-0.6C TWIP钢力学性能的影响49-52
• 3.2.1 拉伸曲线49-51
• 3.2.2 断口形貌51-52
• 3.3 稀土元素对Fe-15Mn-1.5Al-0.6C TWIP钢显微组织的影响52-58
• 3.3.1 金相组织观察52-53
• 3.3.2 XRD衍射分析53-54
• 3.3.3 EBSD分析54-56
• 3.3.4 TEM分析56-58
• 3.4 讨论58-61
• 3.5 本章小结61-63
• 第四章 Fe-15Mn-1.5Al-0.6C TWIP钢的变形机制63-76
• 4.1 引言63-64
• 4.2 XRD分析64-65
• 4.3 显微组织分析65-73
• 4.3.1 离子束成像分析65-66
• 4.3.2 TEM分析66-73
• 4.4 讨论73-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 结论76-77
• 参考文献77-84
• 创新点84-85
• 致谢85-86
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文86

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1 王其闵;章熙康;;α，

本文编号：1065410