基于轧制工艺调控中锰TRIP钢组织性能的实验与机理研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51704065
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0414.材料冶金加工
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

This research focuses on control of microstructure and mechanical properties of medium Mn steel which acts as one of promising candidates of the 3rd generation advanced high strength steels (AHSS) for vehicles. Based on the effect of the initial microstructure on microstructural evolution during the austenite reverted transformation (ART) annealing and resulting mechanical properties for medium Mn steels, controlling the initial microstructure characteristics before continuous annealing, e.g., dislocation density, misorientation distribution of grain boundaries, stored energy distribution of cold work and positions of retained austenite by employing optimized technology of cold rolling and softening annealing will be carried out. It can enable an effective controlling method of the mechanical stability of meta-stable austenite as well as the morphology and mechanical properties of matrix, which will add techniques to further increase the product of strength and elongation (PSE) of medium Mn steels. In this project, experimental test and numerical simulation by cellular automaton (CA) modeling will be combined to perform the research on medium Mn TRIP steels containing Al element for continuous annealing process. The study is aimed at revealing the effect of initial microstructure characteristics on nucleation and growth of reversed austenite and recrystallized ferrite grains, developing a CA model for the precise description of microstructure evolution, and further clarifying the interaction between reverted transformation of austenite and mechanism of recovery and recrystallization for deformed microstructure. On the basis of the abovementioned research, the theoretical foundation of controlling microstructure and mechanical properties of medium Mn steel utilizing the cold rolling parameters will be established, which provides theoretical reasons for optimizing rolling technology, and finally the trial-manufactured cold rolling medium Mn steels with the PSE value greater than 45 GPa% will be obtained.
针对第三代汽车用先进高强钢中的中锰钢组织性能控制开展研究,利用初始组织状态对中锰钢逆相变退火过程中的组织演变及最终的力学性能影响作用,通过优化冷轧变形和软化退火工艺来调控连续退火前中锰钢初始组织的位错密度、晶界取向差、变形储能及残余奥氏体分布等,从而掌控冷轧中锰钢中亚稳奥氏体的力学稳定性以及基体组织的形貌和力学特性,为进一步提高中锰钢的强塑积增加技术手段。本项目以连续退火生产工艺的含Al中锰TRIP钢为研究对象,拟采取实验研究和元胞自动机模拟相结合的方法,揭示初始组织状态对奥氏体逆相变和变形组织再结晶形核、长大的影响规律;构建可准确预测显微组织演变过程的元胞自动机模型;阐明奥氏体逆相变与变形组织回复、再结晶的相互作用规律;建立利用轧制参量调控中锰钢组织性能的理论基础,为优化轧制工艺提供理论依据,以此为指导试制出强塑积超过45 GPa%的冷轧中锰钢样件。

结项摘要

本课题以汽车轻量化为研究背景,以第三代先进高强钢中最具发展前景的高强塑积中锰钢为研究对象,主要研究了合金元素、冷轧压下率和退火工艺等对实验钢显微组织和力学性能的影响,着重探讨了中锰钢的变形行为和强韧化的影响因素。目的在于揭示显微组织和力学性能两者之间的内在联系及强韧化机理,为高强塑积中锰钢的开发和组织性能的控制提供理论指导,进而开发兼具低成本、高性能的中锰钢。经过三年的努力,主要研究目标均已实现,取得的重要研究结果如下:. 1)冷轧压下率不仅影响变形基体退火过程中的再结晶程度及组织形貌,还影响亚稳奥氏体晶粒尺寸和形貌;冷轧变形量越大,退火时再结晶越充分,拉伸变形时Lüders应变越显著。2)粗大的纤维状δ-铁素体晶粒作为软相,能够提高中锰钢塑性;而在塑性变形初期亚稳奥氏体发生的TRIP效应,引起局部硬化,能够起到抑制Lüders应变的作用。3)对于Fe-8.9Mn-1.54Si-1.0Al-0.056C合金,提高的Mn含量能够起到抑制再结晶的作用,再配合短时间的退火,可使退火后仍保留一定量的变形态组织,提高位错密度,最终可实现高屈强比且连续屈服的设计目标。4)基于Matlab语言,根据再结晶理论、奥氏体逆相变原理及扩散原理,建立了冷轧态中锰钢退火过程中的微观组织演变的元胞自动机(CA)模型。利用建立的CA模型,可以实现对中锰钢热处理过程中显微组织演变全过程模拟,以及获得退火后最终显微组织特征,如再结晶分数、奥氏体含量、晶粒尺寸及合金成分等。5)Fe-8.9Mn-1.59Si-1.0Al-0.25C合金的强塑积最高可以达到57.7GPa%,其中抗拉强度和延伸率分别为1405MPa和41.0%,实现了高强塑积的设计目标,并且具有连续屈服特征。6)Fe-8.9Mn-1.59Si-1.0Al-0.25C合金之所以在具有高强度的同时仍然兼具优异的塑性,主要是因为亚稳奥氏体在变形过程中发生了TRIP和TWIP效应的协同强韧化。. 上述研究成果不仅为汽车工业提供了力学性能优异的汽车用钢新品种,而且还大大丰富了现有物理冶金学知识,为钢铁材料,特别是中锰钢的显微组织工程设计和力学性能优化提供了新思路和新方法,同时具有应用价值和科学意义。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
A novel Cu-Ni added medium Mn steel: Precipitation of Cu-rich particles and austenite reversed transformation occurring simultaneously during ART annealing
添加Cu-Ni的新型中锰钢:ART退火过程中富铜颗粒的析出与奥氏体逆相变同时发生
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2019.01.014
  • 发表时间:
    2019-02-11
  • 期刊:
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Yan, Shu;Liang, Taosha;Liu, Xianghua
  • 通讯作者:
    Liu, Xianghua
Experiment and analytical model based on slab method for drawing process of core filled tube
基于板坯法的充芯管拉拔工艺实验及分析模型
  • DOI:
    10.1016/j.ijmecsci.2019.105152
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    International Journal of Mechanical Sciences
  • 影响因子:
    7.3
  • 作者:
    Junlong Qi;Xianghua Liu;Haitao Gao;Jingqi Chen;Xianlei Hu;Shu Yan
  • 通讯作者:
    Shu Yan
The significant size effect on nucleation and propagation of crack during tensile deformation of copper foil: Free surface roughening and crystallography study
铜箔拉伸变形过程中裂纹成核和扩展的显着尺寸效应:自由表面粗糙化和晶体学研究
  • DOI:
    10.1016/j.msea.2020.139678
  • 发表时间:
    2020-07-14
  • 期刊:
    MATERIALS SCIENCE AND ENGINEERING A-STRUCTURAL MATERIALS PROPERTIES MICROSTRUCTURE AND PROCESSING
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Chen, J. Q.;Gao, H. T.;Misra, R. D. K.
  • 通讯作者:
    Misra, R. D. K.
Adjusting the microstructure evolution, mechanical properties and deformation behaviors of Fe-5.95Mn-1.55Si-1.03Al-0.055C medium Mn steel by cold-rolling reduction ratio
冷轧压下量调节Fe-5.95Mn-1.55Si-1.03Al-0.055C中锰钢组织演变、力学性能和变形行为
  • DOI:
    10.1016/j.jmrt.2019.11.058
  • 发表时间:
    2020-03-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Yan, Shu;Li, Tianle;Liu, Xianghua
  • 通讯作者:
    Liu, Xianghua
Effect of Micro-Alloying Elements on Microstructure and Mechanical Properties in C-Mn-Si Quenching and Partitioning (Q&P) Steels
微合金元素对C-Mn-Si淬火配分显微组织和力学性能的影响(Q
  • DOI:
    10.1002/srin.201800257
  • 发表时间:
    2019-01-01
  • 期刊:
    STEEL RESEARCH INTERNATIONAL
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Yan, Shu;Liu, Xianghua;Zhao, Yang
  • 通讯作者:
    Zhao, Yang

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其他文献

电磁测深数据地形影响的快速校正
  • DOI:
    10.6038/cjg20161202
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛国强;闫述;陈卫营
  • 通讯作者:
    陈卫营
电性源瞬变电磁短偏移探测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国有色金属学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛国强;闫述
  • 通讯作者:
    闫述
静电场电位边值问题唯一性定理的补充与完整证明
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    物理与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈文卿;闫述
  • 通讯作者:
    闫述
多道瞬变电磁法(MTEM)技术分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    地球科学与环境学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛国强;闫述;底青云
  • 通讯作者:
    底青云
CSAMT单分量数据解释方法
  • DOI:
    10.6038/cjg20170129
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    闫述;薛国强;邱卫忠;周楠楠
  • 通讯作者:
    周楠楠

其他文献

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闫述的其他基金

1500MPa级超高强-高塑TRIP/TWIP中锰钢的组织性能及强韧化机理研究
  • 批准号:
    52174358
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    58 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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