Fe-Mn-Al-C系高Mn-Al轻质钢研究进展

Fe-Mn-Al-C系轻质钢以其低密度和高强韧性在车辆、交通运输、航空航天和发电厂等零部件的结构材料应用领域中受到广泛关注。基于当前Fe-Mn-Al-C系轻质钢的研究成果及其表现出的优异性能,综述了Fe-Mn-Al-C系高Mn-Al轻质钢在成分设计、显微组织特征和力学性能以及应用性能等方面的研究进展,重点阐述了轻质钢强韧化机制、力学性能和应用性能特点,并结合目前国内外学者对Fe-Mn-Al-C系高Mn-Al轻质钢的最新研究成果进行了展望。该系轻质钢的强韧化机制与析出相(MC型碳化物、κ-碳化物、B2和DO 3粒子等)的析出机理及其对轻质钢强韧化机制的影响机理和析出相对该系钢的氧化性、腐蚀性和耐磨性等各项应用性能的作用机制是今后该系轻质钢的重要研究方向。开展析出相可控析出研究有助于突破新一代钢铁材料增强增韧技术瓶颈,加快其实际应用。

钒氮微合金化对汽车用热轧钢板组织与力学性能的影响

通过向钢中添加VN12合金冶炼了5种不同钒、氮含量的试验钢,将冶炼后的钢锭先锻成板坯,再热轧成7 mm厚的钢板。经化学成分对比分析,试验钢的平均钒/氮比约为4.42,即每增加0.01%的钒,可增氮约0.00226%。借助光学显微镜和透射电镜分析了试验钢的显微组织和第二相的析出情况,结果表明,试验钢的组织均由铁素体和珠光体组成,钒、氮含量的增加明显细化了铁素体晶粒,促进了大量第二相细小颗粒的析出,铁素体晶粒尺寸由9.42μm减小至4.62μm。通过拉伸和冲击试验,分析了试验钢的力学性能,对试验钢的强化机制进行了研究,结果表明,钒含量由0.024%增加至0.140%时,试验钢的屈服强度和抗拉强度分别提高了202和165 MPa,保持了良好的韧塑性;钒氮微合金化钢板的主要强化方式为细晶强化和析出强化,细晶强化对屈服强度的贡献大于析出强化,但二者对屈服强度增量的贡献随钒和氮含量的不同而有所差异,钒含量低于0.1%时,析出强化起主导作用,钒含量高于0.1%时,细晶强化起主导作用。

电池包上壳体可靠性评估及结构优化

采用CATIA设计了电池包上壳体,简化电池包的模型参数,根据上下非平整、紧急转弯与紧急制动工况,计算电池包上壳体的刚度和强度。约束模态频率小于目标易发生共振,采用模态及安全系数评价电池包上壳体的可靠性,确定了电池包上壳体设计问题和优化方向;基于有限元思想确定其局部加厚及局部布筋的优化方式。结果表明:在质量基本不改变和保证安全系数的情况下,采用局部布筋的方式,第一阶结构频率提高30.9%,第二阶结构频率提高31.1%;采用局部加厚的方式,第一阶结构频率提高33.5%,第二阶结构频率提高33.5%,两种方案优化结果得到改善,可以进一步为设计提供参考。

堇青石多孔陶瓷的研究进展

本文介绍了多孔陶瓷的制备工艺及发展历程,阐述了多孔陶瓷的材料组成和微观结构,分析了不同原料造孔剂、碱金属氧化物等对多孔陶瓷性能的影响规律,并对堇青石多孔陶瓷的未来发展做了展望。

加热炉金属软管断裂故障可视化诊断方法的研究

采用宏观观察方法和光谱仪诊断加热炉金属软管故障时受到客观因素影响较大,导致诊断的元素质量分数与实际测量的元素质量分数误差较大,为了解决该问题,提出了加热炉金属软管断裂故障可视化诊断方法.设计了加热炉金属软管断裂故障可视化诊断系统,采用CCD相机采集数据,通过DSP处理器处理数据,根据故障可视化诊断原理分析系统的工作状态,结合图像解码的操作步骤,获得清晰的图像.利用CCD摄像机显微镜对断口进行观察分析确定断裂腐蚀的化学成分.由试验结果可知,该方法诊断的Fe元素质量分数与实际测量的元素质量分数误差最大为0.5%,说明使用该方法诊断精准度较高.

农田灌溉机薄壁软管失效分析

为提高农田灌溉机薄壁软管失效分析的准确性,本文设计了一个农田灌溉机薄壁软管失效分析方法。在分析了软管失效影响因素的基础上建立了软管挤压过程有限元分析模型,对薄壁软管以及应力进行模拟,最后建立临界屈曲应变模型,得到农田灌溉机薄壁软管失效分析结果。实验结果表明,此次研究的农田灌溉机薄壁软管失效分析方法提高了软管失效分析的准确性,并提高了分析效率与分析实时性,满足了软管失效分析需求。

基于Hypermesh的某副车架强度有限元分析

为了校核某公司副车架是否满足设计规范,课题组采用Solidworks建立该副车架的三维模型,导入Hypermesh,利用Hypermesh建立副车架的网格及螺栓模型,采用Abaqus软件对副车架垂直冲击,对转弯、前进制动、转弯制动、对扭(左前右后上跳100mm)、前轮越障工况下静载的强度进行虚拟仿真研究,分析和推导出第四强度理论,计算出副车架在多种工况下受到的最大应力。依据有限元分析的结果,多种工况下,最大应力为236.9 MPa,副车架受到的最大应力均小于材料屈服强度值,最大应力主要分布于下摆安装板烧焊区域,因此,课题组提出在副车架烧焊区域设置加强板、增加材料的厚度作为改进设计方向的建议,为副车架的进一步优化提供理论参考。

金属波纹管高压水射流渐进成形实验及工艺参数优化

以厚度为0.3 mm、直径为Φ220 mm的焊接不锈钢管作为实验用毛坯,在中国科学院深圳先进技术研究院自主研发的五轴高压水射流渐进成形机床上进行波纹管成形实验。首先,通过单一因素实验确定影响成形的因素的取值范围,然后设计正交实验优化方案,采用极差分析方法分析正交实验结果,确定了4个因素对成形精度影响显著性的先后次序为:水射流压力>靶距>轴向力>喷头旋转速度,并确定了高压水射流渐进成形波纹管的最佳工艺参数为:水射流压力为100 MPa、靶距为12 mm、喷头旋转速度为400 mm·min^(-1)、轴向压力为320 N。实验表明,在此工艺参数下成形的波纹管的成形精度较高。

钒、氮含量对高强度热轧钢板微观组织和强韧性的影响

采用VN16和FeV80两种钒微合金化方式冶炼了4种不同钒、氮含量的试验钢,研究了钒、氮含量对高强度热轧钢板微观组织和强韧性的影响。结果表明,试验钢的微观组织均为铁素体+珠光体,在氮含量很低的情况下,钒微合金化钢的铁素体晶粒较粗大,增钒虽能细化铁素体晶粒,但细化程度并不大;钒氮微合金化钢的铁素体晶粒较细小,增氮能明显细化铁素体晶粒,氮含量越高,细化程度就越大,氮含量是影响铁素体晶粒细化的主要因素。在钒微合金化钢中,第二相颗粒主要在铁素体中析出,起到强烈的析出强化作用,细晶强化作用相对较弱,造成增钒时钢的强度明显提高,而韧塑性有所降低;在钒氮微合金化钢中,增氮能有效促进第二相颗粒在奥氏体中的析出,明显增强钒的细晶强化作用,减弱析出强化作用,使钢的强度得到提高的同时,韧塑性也有所提高,氮含量越高,这种强化效果就越显著。

基于应变补偿的Fe-Mn-Al-C低密度钢等温压缩物理本构方程

采用Gleeble-1500D热模拟实验机,对Fe-27.51Mn-8.69Al-1.12C低密度钢在变形温度为900~1100℃和应变速率为0.01~5 s^(-1)范围内进行热压缩实验,通过实验数据分析了该钢的流动应力曲线特征,建立了考虑应变耦合的物理本构模型,并进行了验证分析。结果表明:变形温度和应变速率等热力学条件对低密度钢的流动应力影响较为显著,高温、低应变速率更有利于低密度钢的再结晶发生;基于峰值应力的低密度钢等温压缩物理本构方程的预测精度较高,其线性拟合相关系数为0.991;基于应变补偿的低密度钢等温压缩物理本构方程能够较好地描述其在热压缩条件下的流动应力变化规律,其相关系数r为0.980,预测值与实验值的平均相对误差AARE为6.9%。