高强双相钢动态力学及断裂失效行为表征

先进高强钢的应用是实现汽车轻量化的重要途径之一,而材料力学性能断裂模型的精准表征能够有效提升整车碰撞安全仿真精度。以车身部件常用材料HC340/590DP钢作为研究对象,通过材料动态力学性能测试及本构方程拟合,描述了应变速率对HC340/590DP钢力学行为的影响,采用DIC+CAE技术,对静态拉伸、R5和R20缺口拉伸、中心孔拉伸、剪切拉伸以及拉剪拉伸6种典型应力状态下的断裂应变和应力三轴度进行测试分析,分析了该钢种的断裂形态,建立了HC340/590DP钢的断裂失效模型,并通过有限元对标计算和试样拉伸实测值的对比,验证了模型的准确性。结果表明:HC340/590DP钢具有明显的应变速率敏感性,随着应变速率的提高,材料的屈服强度和抗拉强度均随之增加;试验测得的不同应力状态下试样断裂模式及力-位移曲线均与数值仿真结果高度吻合,表明建立的材料模型适合用于工程仿真,能够对HC340/590DP钢在复杂应力状态下的断裂失效行为进行预测。

420 MPa级Nb微合金化高强度钢组织性能分析

微合金化高强钢多采用Nb、Ti、V、B单一或复合元素添加实现钢的微合金化。针对420 MPa级高强钢,河钢采用单一Nb微合金化技术,将Nb含量控制在0.04%~0.06%范围内,并通过控制终轧温度880~930℃、卷取温度560~600℃、退火保温温度800~850℃、时效温度350~450℃等一系列工艺技术,生产出了420 MPa级Nb微合金化低合金高强钢。结合试验检测技术,分析了钢的显微组织、过程能力、成形极限、疲劳极限及磷化性能。结果表明,420 MPa Nb微合金高强钢组织为铁素体、珠光体和少量析出物,屈服强度、抗拉强度、延伸率过程能力指数均>1.33;FLCO≥20%,成形性良好;疲劳延伸系数0.14546,疲劳延性指数0.72641;磷化膜覆盖率100%,晶粒大小3~8μm。经批量生产使用,该钢种产品综合性能优良,具备稳定供货能力。

Cu/Al复合带固-液铸轧热-流耦合数值模拟及界面复合机理

双金属层状复合带固-液铸轧成形是集快速凝固与轧制复合为一体的短流程新工艺,为揭示固相覆层金属带材与基体熔体在双辊铸轧区内的复合机理,以d160 mm×150 mm双辊实验铸轧机为对象,利用Fluent商用软件建立Cu/Al固-液铸轧复合过程二维热-流耦合计算模型,研究铸轧速度、浇注温度、铜带厚度和预热温度对熔池流场、KISS点位置与复合界面温度分布的影响规律。Cu/Al固-液铸轧复合实验结果表明,铸轧区内固-液接触区、固-半固态粘连区、固-固轧制复合区界面结合效果呈现递进式强化规律,显示出温度和轧制压力对界面复合的重要作用,对成形工艺制定具有重要的指导意义。

Cu/Al复合带固-液铸轧复合界面演化（英文）

利用固-液铸轧复合(简称SLCRB)技术,在d160 mm×150 mm二辊实验铸轧机上制备Cu/Al复合带,并对其界面扩散层的反应程度、反应产物组成及显微组织演变规律进行SEM、EDS和XRD分析。结果表明,铸轧液相熔池内,液态铝液与铜带接触后在其表面形成初始渗铝层,界面成分主要为α(Al)+Cu Al2,且扩散层厚度在高温下逐渐生长变厚,最厚处约为10μm;进入低于kiss点的固相区后,扩散层在剧烈轧制延伸变形作用下破裂,界面两侧原始基材被挤出接触后形成新的复合界面,在铸轧出口处形成沿轧制方向弥散分布的CuAl_2、CuAl和Cu9Al4,扩散层平均厚度由10μm减薄至5μm且较为均匀。剥离和折弯性能测试结果表明,所制备的Cu/Al复合带剥离断裂面出现在Al基体侧,断口呈显著韧性断裂,试件经90°~180°折弯后未出现界面撕裂现象。研究成果为高效短流程制备Cu/Al复合带提供了工艺基础。

车用钢板材料硬化模型的适用性

以DX56D+Z、HC220BD+Z、HC420LA、HC420/780DP汽车钢板为研究材料,分别使用Ludwik、Swift、Hockett-Sherby、Voce、Swift-Hockett-Sherby和Swift-Voce硬化模型对单向拉伸试验获取的流动应力和塑性应变进行拟合,对比分析了6种硬化模型的拟合精度;以HC420/780DP钢板为例,分析了6种硬化模型对大应变范围(颈缩点后)内流动应力的拟合效果。结果表明:在塑性变形阶段,Hockett-Sherby硬化模型所描述的流动应力增长方式与试验结果最为接近,拟合的流动应力与实测结果的重合度最高;采用6种硬化模型外推得到HC420/780DP钢在大应变范围内流动应力的差异较大,Swift-Hockett-Sherby和Swift-Voce混合模型拟合自由度更高,拟合效果更好。

DP590钢动态变形行为及本构方程研究

采用ZWICK HTM16020高速拉伸试验机测定了DP590钢在应变速率0.003~700s^-1范围内的真应力一应变曲线,讨论了应变速率对DP590钢力学行为的影响,并结合数字图像相关法(DIC)和扫描电镜(SEM)对DP590钢的断裂行为进行了研究。结果表明:DP590钢具有明显的应变速率敏感性,随着应变速率的提高,材料强度持续增加,应变速率由准静态(0.003s^-1)增加到中应变速率(200s^-1)时,材料的屈服强度和抗拉强度增幅最为明显,较准静态下分别增加49.8%和17.9%;材料塑性随应变速率增加则呈现先增大后减小的趋势;随着应变速率的提高,试样的宏观拉伸断面形貌由杯锥状向剪切型转变。基于实验结果,为表征DP590钢的动态力学相关特性,采用修正的Johnson-Cook模型建立了描述DP590钢应变速率特性的本构方程。

基于功率键合图的跳汰机交流液压系统建模与仿真

以圆形跳汰机交流液压系统为对象,建立了单相交流液压工作单元负载升程和回程工况下的功率键合图模型,推导了系统状态方程,并结合实际参数利用MATLAB/Simulink工具箱对其进行了仿真模拟,得到了工作液压缸负载速度和工作压力动态特性曲线,为交流液压系统优化设计和性能评估提供了一种新途径.

不等厚DC56D+Z/HC180BD+Z钢激光拼焊焊接接头性能分析

对1.5 mm厚的DC56D+Z与0.7 mm厚的HC180BD+Z两种常用汽车板材进行激光拼焊,测试了不等厚激光拼焊板的金相组织、显微硬度和力学性能。结果表明:焊缝处与基体的金相组织均为铁素体,在焊接热循环的作用下,焊缝与基体的组织形貌差异较大。焊缝两侧硬度呈非对称分布,焊缝处最高硬度达到200 HV,高于母材。接头的单向拉伸断裂发生在HC180BD+Z钢侧,强度略低于HC180BD+Z钢母材,但断后伸长率仅为HC180BD+Z钢母材的56.8%。杯突试验后,断裂位置均发生在薄板侧,随着薄板侧占比增大,其焊缝由直线型转变为抛物线型。

板坯连铸结晶器内流场与钢-渣界面波动性数值模拟分析

基于Fluent商用有限元平台,以1 300×200 mm板坯连铸结晶器为研究对象,结合其实际生产工艺,利用VOF方法建模计算,并追踪结晶器内钢-渣界面运动;分析了拉速和水口浸入深度对系统流场和钢-渣界面波动性的影响规律,并通过水模实验验证了仿真模型准确性。同时,结合实际生产情况给出了结晶器钢-渣界面稳定性的控制措施。结果表明,拉速的增加会加剧结晶器弯月面处的界面波动,浸入深度的增加可有效抑制钢-渣界面波动,避免卷渣现象发生;根据数值模拟结果,为获得稳定流场和减少界面波动,建议的工艺匹配值为:拉坯速度1.2 m/min,水口浸入深度280 mm。

典型汽车板的动态力学特性分析

采用高速拉伸试验机,对车身常用板材DC06、HC340LA、HC420/780DP 3种汽车用钢,实施了不同应变速率(0.003 s^(-1)、20 s^(-1)、50 s^(-1)、100 s^(-1)、200 s^(-1)、400 s^(-1)、700 s^(-1))条件下的高速拉伸实验,得到相应的应力-应变曲线,并对其进行了动态力学特性分析。结果表明:3种汽车钢均表现出应变速率敏感特性,材料在动态载荷作用下存在应变速率强化效应,屈服强度和抗拉强度均大于准静态条件下的相关指标。同时在高应变速率下,材料呈现出增塑特征,强度级别越低的材料,应变速率敏感性越大,并且屈服强度的应变速率敏感性要高于抗拉强度。

汽车用高强度钢板的动态变形行为

对DP590钢板和CR340LA钢板在应变速率为0.003s-1(准静态)和20~700s-1(动态)下进行了室温拉伸试验,研究了试验钢板的动态拉伸变形行为、应变速率敏感性和动态断裂行为。结果表明:两种试验钢板的动态真应力-真应变曲线均无屈服平台,屈服后真应力随真应变的增加先快速增大后缓慢增大;应变速率对屈服强度的影响略高于对抗拉强度的影响,并且DP590钢板的应变速率敏感性和硬化指数均高于CR340LA钢板的;两种试验钢板的均匀伸长率均随应变速率的增加而降低;随应变速率的增加,DP590钢板中的位错密度增加,当应变速率不小于200s-1时出现位错胞;DP590钢板在准静态拉伸时发生明显颈缩,而动态拉伸时未发生颈缩,且随应变速率的增加,拉伸断口上的C形韧窝数量减少,等轴状韧窝数量增加。

汽车用IF钢DC04成形极限及拉延成形分析

研究了汽车用冷轧IF钢DC04的组织和性能,并通过材料成形极限图对材料在冲压成形中出现的失效进行了分析。利用DC04钢成形极限图对深冲拉延过程中的起皱、隐裂、开裂等问题进行了分析。

DP980钢板辊弯成形矩形管过程中的开裂行为

通过显微组织和微观形貌观察,分析了DP980钢板辊弯成形矩形管过程中的开裂行为。结果表明:DP980钢矩形管在成形过程中,其弯角部位近内表面处的塑性明显低于近外表面处的;弯角处裂纹起裂于内表面,由内表面向外表面沿马氏体堆簇部位扩展;裂纹始端呈穿晶扩展,始端断口呈现解理断裂特征,裂纹末端断口及人工断口呈现准解理断裂与韧性断裂混合特征。

彩涂板发展现状与应用进展

文中概述了彩涂板的发展历史和现状,对彩涂板中涂层产品工业化生产技术进行了总结,归纳了彩涂板未来的应用场景,未来可朝着装配式施工、家居家电一体化,智能化整体家居等方向发展,最后对彩涂板未来发展前景进行了展望。

基于应力修正的高强钢韧性断裂失效模型

基于高强钢材料的强度退化特征,提出了改进的强度退化模型,联合MULEI韧性断裂准则,建立了一种弱耦合的损伤失效预测模型。利用DP780材料在不同应力状态下的单轴拉伸试验,结合DIC表面应变场测试与有限元仿真对标分析方法,确定了DP780材料大变形的双Voce本构关系,获取了改进的强度退化模型参数,并校准了MULEI韧性断裂准则参数。应用ABAQUS用户子程序接口开发了断裂失效模型子程序,与非耦合失效模型及GISSMO耦合失效模型进行对比分析验证。结果表明,改进强度退化的耦合失效模型对DP780材料的断裂行为具有较高的预测精度,能够真实地反映材料损伤至断裂过程的应力应变变化。

后背门外板冲压颈缩缺陷分析与改进

采用数值仿真手段对后背门外板的成形性进行了分析,确定了与材料相匹配的冲压工艺参数。从微观组织、力学性能、表面粗糙度、涂油量等方面,对零件实际冲压过程中使用不同批次材料出现的局部颈缩缺陷分析了原因,并提出了改进措施。认为,仿真结果与实际冲压效果基本一致,材料的时效性较差,自然时效后强度升高、伸长率降低是造成板料冲压局部颈缩的主要原因。通过严格控制过剩碳含量,改善自然时效性,有效保证了冲压效果。

Mo对双相钢过冷奥氏体连续冷却转变的影响

Mo是1000 MPa级高强双相钢常用的合金元素。为了考察Mo元素对双相钢过冷奥氏体连续冷却转变的影响规律,利用光学显微镜和淬火膨胀仪,分别对不同Mo含量的含硼及含铬双相钢的静态过冷奥氏体连续冷却转变曲线(静态CCT曲线)进行了测定和比较。结果表明,Mo元素能够缩小过冷奥氏体的高温转变区域,并使高温转变和中温转变区域分离;同时,可以缩小贝氏体转变区域,并在一定程度上抑制贝氏体转变,从而提高淬透性。

终轧温度对180 MPa级烘烤硬化钢组织和性能的影响

分析了不同终轧温度下,烘烤硬化钢HC180B的组织和力学性能的变化。结果表明,终轧温度由860℃提高到940℃,HC180B钢的屈服强度和抗拉强度均呈一定程度地下降,延伸率和n、r值则随之增加;金相组织均为等轴铁素体,且无任何析出物。920℃的终轧温度有益于冷轧退火后钢板{111}织构组分的发展,此温度下,HC180B钢的综合力学性能相对理想。

建筑彩涂板在室内外装饰中的应用

彩涂板具备丰富多彩的外观效果及相关功能属性,现已广泛应用于建筑、运输、电器、家具等各行业。本文综合现代建筑装饰材料发展前景,重点分析了彩涂板在室内外装饰行业的应用难点及推广路径。并结合河钢集团彩涂板产线工艺及产品系列,简述了河钢高品质彩涂板在室内外装饰行业的应用特点及工程示范项目,以期促进彩涂板在建筑装饰领域的发展,为广大用户提供高品质、高质量、高性能的优质彩涂产品。

基于ABAQUS模拟的高强钢弯曲半径对弯曲性能的影响研究

双相钢是新型实用的先进高强钢,由于其成形性能好、应用前景广阔,逐渐成为汽车用钢的重要构成部分,而其弯曲性能则是评判材料成形性的重要标准之一。应用ABAQUS模拟软件对DP980钢板90°角弯曲试验过程进行了仿真模拟,并通过3点弯曲试验对仿真结果进行验证,研究了不同厚度下安全弯曲时的最小弯曲半径。研究结果表明,一定厚度条件下,弯曲半径越小,钢板越不容易成形。对于厚度为1. 75 mm的DP980钢板,弯曲半径为4 mm时,弯角处无裂纹产生;而当弯曲半径减小为1. 25mm时,弯角处出现裂纹,则可知该厚度下其安全成形的最小弯曲半径在1. 25～4 mm之间。