面對(duì)日益增長(zhǎng)的能源與環(huán)境需求,輕量化是汽車工業(yè)發(fā)展的重要方向,新型輕質(zhì)材料如鋁、鎂、復(fù)合材料等的應(yīng)用對(duì)傳統(tǒng)鋼鐵材料產(chǎn)生了巨大挑戰(zhàn)。面對(duì)這種形勢(shì),鋼鐵材料也在逐步向滿足輕量化需求的方向發(fā)展。近年來(lái),人們提出了一種新的方法,通過(guò)添加Al等輕質(zhì)元素來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼密度的降低,同時(shí)能夠保持材料優(yōu)異的力學(xué)性能,這類新型輕量化鋼鐵材料被稱為低密度鋼。低密度鋼主要以Fe-Mn-Al-C系合金為主,合金微觀組織多樣,主要以鐵素體或奧氏體,抑或兩相混合為基體。鐵素體基低密度鋼(也稱δ-TRIP鋼)因其具有中低錳含量、良好的制造性和優(yōu)異的力學(xué)性能引起了廣泛的關(guān)注。鐵素體基低密度鋼由于Al元素的加入促進(jìn)了鐵素體穩(wěn)定性,使其在凝固過(guò)程中液相析出的δ鐵素體不能完全轉(zhuǎn)變而保留至室溫,在傳統(tǒng)凝固的緩慢冷卻條件下,該類合金鑄態(tài)組織中常存在大量的粗大δ鐵素體枝晶,同時(shí)較高的合金元素在緩慢的冷卻以及粗大枝晶條件下很容易形成偏析。粗大的δ鐵素體枝晶在后續(xù)熱加工中無(wú)法消除,并會(huì)形成嚴(yán)重的帶狀組織,對(duì)材料的力學(xué)性能產(chǎn)生不利影響。噴射成形作為一種快速凝固技術(shù),在消除枝晶、細(xì)化組織和抑制偏析方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),因此本文采用噴射成形工藝來(lái)制備...

【文章頁(yè)數(shù)】：140 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 噴射成形技術(shù)及其研究進(jìn)展
        1.1.1 噴射成形原理
        1.1.2 噴射成形在鋼鐵材料中的應(yīng)用
        1.1.3 噴射成形數(shù)值模擬進(jìn)展
    1.2 Fe-Mn-Al-C系低密度鋼的研究進(jìn)展
        1.2.1 低密度鋼的組分和相圖
        1.2.2 低密度鋼的微觀組織
        1.2.3 低密度鋼的強(qiáng)化機(jī)制
    1.3 課題研究意義與主要研究?jī)?nèi)容
第2章 金屬液滴噴射過(guò)程的熱力學(xué)與動(dòng)力學(xué)研究
    2.1 USGA超聲霧化噴嘴氣流場(chǎng)特性
        2.1.1 氣流場(chǎng)模型與邊界條件
        2.1.2 USGA噴嘴氣流場(chǎng)分析
        2.1.3 霧化壓力對(duì)氣流場(chǎng)的影響
    2.2 液滴飛行過(guò)程的冷卻與凝固
        2.2.1 液滴運(yùn)動(dòng)與冷卻凝固模型
        2.2.2 液滴尺寸分布及其物性參數(shù)
        2.2.3 液滴的冷卻與凝固過(guò)程分析
        2.2.4 霧化錐平均固相率的影響因素
        2.2.5 USGA噴嘴冷卻速率評(píng)估
    2.3 液滴沉積時(shí)的撞擊動(dòng)力學(xué)分析
        2.3.1 LBM模型
        2.3.2 LBM方程的離散方法
        2.3.3 靜態(tài)液滴的數(shù)值驗(yàn)證
        2.3.4 液滴撞擊過(guò)程分析
        2.3.5 液滴撞擊速度的影響
    2.4 本章小結(jié)
第3章 噴射成形沉積坯生長(zhǎng)與傳熱模擬及孔隙預(yù)測(cè)建模
    3.1 沉積過(guò)程坯料生長(zhǎng)模擬
        3.1.1 沉積坯生長(zhǎng)模型
        3.1.2 沉積過(guò)程的生長(zhǎng)形貌演變
        3.1.3 噴射成形參數(shù)對(duì)沉積形貌的影響
    3.2 沉積過(guò)程三維傳熱模擬
        3.2.1 傳熱控制方程
        3.2.2 傳熱數(shù)值計(jì)算方法
        3.2.3 沉積坯溫度場(chǎng)模擬結(jié)果
        3.2.4 沉積坯形貌對(duì)溫度場(chǎng)的影響
        3.2.5 噴射工藝參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響
    3.3 沉積過(guò)程孔隙率的預(yù)測(cè)建模
        3.3.1 孔隙預(yù)測(cè)模型
        3.3.2 孔隙預(yù)測(cè)模擬參數(shù)
        3.3.3 孔隙預(yù)測(cè)結(jié)果及驗(yàn)證
        3.3.4 熱物性參數(shù)對(duì)孔隙預(yù)測(cè)結(jié)果的影響
        3.3.5 霧化液滴沉積溫度和基板溫度對(duì)孔隙率預(yù)測(cè)的影響
    3.4 本章小結(jié)
第4章 噴射成形δ-TRIP鋼的微觀組織與力學(xué)性能
    4.1 δ-TRIP鋼的制備與表征方法
        4.1.1 δ-TRIP鋼的噴射成形工藝
        4.1.2 δ-TRIP鋼的軋制工藝
        4.1.3 微觀組織觀察和性能測(cè)試
    4.2 噴射成形δ-TRIP鋼的微觀組織
        4.2.1 噴射態(tài)δ-TRIP鋼的微觀組織
        4.2.2 噴射態(tài)δ-TRIP鋼的元素分布
    4.3 噴射成形δ-TRIP鋼的相變分析
        4.3.1 相變溫度測(cè)定
        4.3.2 連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變
    4.4 噴射成形δ-TRIP鋼的軋制組織與性能
        4.4.1 熱軋微觀組織與性能
        4.4.2 冷軋微觀組織與性能
        4.4.3 δ-TRIP鋼軋制過(guò)程的斷裂行為
        4.4.4 冷軋退火微觀組織與性能
    4.5 本章小結(jié)
第5章 噴射成形δ-TRIP鋼的殘余奧氏體穩(wěn)定性和變形機(jī)制研究
    5.1 δ-TRIP鋼的熱處理工藝與殘余奧氏體分析
        5.1.1 熱處理工藝
        5.1.2 殘余奧氏體測(cè)試分析
    5.2 不同退火溫度下δ-TRIP鋼的微觀組織和力學(xué)性能
        5.2.1 不同退火溫度下δ-TRIP鋼的微觀組織
        5.2.2 噴射成形δ-TRIP鋼的力學(xué)性能
        5.2.3 噴射成形δ-TRIP鋼的斷口特征分析
    5.3 噴射成形δ-TRIP鋼的殘余奧氏體穩(wěn)定性
        5.3.1 殘余奧氏體(RA)含量隨退火溫度的變化
        5.3.2 殘余奧氏體的機(jī)械穩(wěn)定性
    5.4 噴射成形δ-TRIP鋼的變形強(qiáng)化機(jī)制
    5.5 δ 鐵素體形貌對(duì)δ-TRIP鋼變形行為的影響
    5.6 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀博士學(xué)位期間的學(xué)術(shù)論文及成果
致謝



本文編號(hào)：3871102