文档介绍：燕山大学
金属强韧化原理及其应用
题目:TWIP钢强韧化原理及应用
院系:材料科学与工程学院
班级:材料学14班
学号:S**********
姓名:李培
TWP钢强韧化原理及应用
TWP钢的出现与意义
随着人们生活水平的日益提高,有车一族在城市中的比重越来越大,现代汽车的发展趋势是轻量化,节能和安全等,为适应这一发展需要,在汽车制造中有必要采用高强度的钢板。据统计,汽车重量每减轻1%,%~%,而能耗高会导致尾气排放量增加,因此,汽车减重对节能和环保意义重大。汽车减重的一个重要手段是采用高强度钢。基于这种情况汽车工业迫切需要人们对高强度钢的研究和开发。近年来新开发的含15-25mass%Mn、2-4mass%Si和2-4mass%Al的高Mn钢显示出极高的延伸率(60-95%)和中等的强度(600-1100MPa),其抗拉强度和延伸率的乘积在50000 MPa%以上,其优良的力学性能来自于形变过程中的孪生诱发塑性效应,即TWIP效应。TWIP钢是现在研究较广泛的超高强度钢,它不仅具有高强度,高的应变硬化率,还有非常优良的塑性,韧性和成形性能。从现代汽车用钢对高强度和高塑性的要求来看,TWIP钢是最佳选择。
TWIP钢的发展现状
TWIP钢在使用时无外载荷,冷却到室温下的组织是稳定的残余奥氏体,但是如果施加一定的外部载荷,由于应变诱导产生机械孪晶,会产生大的无颈缩延伸,显示出非常优异的力学性能。由于加入了大量的
Al,钢的密度也会有所下降。目前国外的研究已经从第1代的Fe-25Mn-3Al-3Si--23Mn--26Mn-11Al--6Al---。德国马普钢铁研究所G..Frommeyer课题组研制和开发了Fe-Mn-Si-Al系高锰奥氏体TRIP/TWIP钢,并申请专利(专利号:1997DE19727759,EP9810981)并注册商标“HSD”。国内开展这方面的研究起步较晚,但勿庸置疑,TWIP钢具有极高的强塑积,优势十分明显。TWIP钢的开发在我国具有极大的潜力,蕴涵着巨大的商机和市场。
TWIP钢的力学性能
TWIP钢是最近几年国外正在进行研究的高强度,高塑性钢。该钢在使用时无外载荷,冷却到室温下的组织是稳定的残余奥氏体,但是如果施加一定的外部载荷,由于应变诱导产生机械孪晶,会产生大的无颈缩延伸,显示出非常优异的力学性能。由于加入了大量的Al,钢的密度也会有所下降。1997年,Grassel等在研究Fe-Mn-Si-A1系TRIP钢时发现,当Fe-Mn-Si-A1系钢锰含量达到25 wt%,铝含量超过3 wt%,硅含量在2-3 wt%之间时,具有中等的抗拉强度(约600 MPa)和极高的延伸率(大于80 %),其抗拉强度和延伸率的乘积在50000 MPa%以上,是高强韧性TRIP钢的两倍。该类合金的高强韧性来自形变过程中孪晶的形成而不是TRIP钢中的相变,故命名为孪生诱发塑性(twinning induced plasticity,TWIP)钢。TWIP钢中机械孪晶的形成及其对力学性能的影响改变了我们对孪晶的传统看法,拓宽了我们对孪生在形变过程中作用的科学