【摘 要】
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中锰钢是一种在汽车工程领域具有广泛应用前景的第三代高强钢,其具有超过1GPa的抗拉强度以及超过30%的均匀延伸率,将中锰钢应用于汽车白车身可大幅度减轻汽车的重量同时提高汽车的安全性能。然而,中锰钢材料在变形过程中存在着Portevin-Le Chatelier（PLC）塑性失稳效应和相变诱发塑性（Transformationinduced Plasticity,TRIP）效应。PLC塑性失稳效应导
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中锰钢是一种在汽车工程领域具有广泛应用前景的第三代高强钢,其具有超过1GPa的抗拉强度以及超过30%的均匀延伸率,将中锰钢应用于汽车白车身可大幅度减轻汽车的重量同时提高汽车的安全性能。然而,中锰钢材料在变形过程中存在着Portevin-Le Chatelier（PLC）塑性失稳效应和相变诱发塑性（Transformationinduced Plasticity,TRIP）效应。PLC塑性失稳效应导致材料变形的局部化,进而导致材料的表面粗糙现象。TRIP效应会使材料内部亚稳态奥氏体相转变为马氏体相,并大大提高材料的强度和延性。为了深入研究中锰钢中PLC塑性失稳效应和TRIP效应的物理机制,本文从实验和数值仿真的角度对中锰钢材料进行了研究。本文的工作主要包括以下几个方面:1.基于数字图像相关方法和红外热成像法开展不同加载应变率下的中锰钢准静态拉伸实验,对不同加载应变率下的PLC效应的不同表现形式进行对比和讨论。通过分析材料的局部应变场和温度场,对PLC效应所导致的局部变形现象进行分析。2.采用透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）等表征手段对中锰钢的TRIP效应进行实验研究和分析,对材料各相的元素含量和相变过程进行标定。通过基于原位扫描电子显微镜（in-situ SEM）的微观数字图像相关实验,对材料拉伸变形过程中各相的应变进行区分。3.建立基于动态应变时效理论的PLC塑性失稳效应本构模型,考虑材料的局部变形现象对模型进行处理,通过数值仿真方法实现对不同加载应变率下的PLC塑性失稳效应的模拟。通过与实验结果中局部应变场和温度场对比,分析PLC塑性失稳的局部变形机理。4.建立基于固溶强化和位错强化理论的中锰多相钢TRIP效应本构模型,对铁素体、奥氏体以及马氏体三相的强度贡献以及变形过程中的微观机理进行了讨论。基于应变配分的实验结果对各相的应变进行配分,并与等效功理论配分结果进行对比。
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