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本文将相图热力学,Landau理论与实验研究相结合,开展了汽车用高强度TRIP(DP)钢板的动态力学性能及相变行为的科学研究。研究采用电子万能试验机,辅以红外测温仪的Zwick HTM 5020高速拉伸设备以及旋转盘式杆杆型冲击拉伸试验装置,光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)等方法,研究其动态力学响应,同时利用相图热力学计算并结合Ginzburg-Landau理论模拟对马氏体相变行为进行了分析,主要研究结果如下:(1)在准静态拉伸条件下,TRIP A钢抗拉强度为975MPa,延伸率为28%,TRIP B钢抗拉强度为968MPa,延伸率为24%。两种钢中15vol%左右含碳量为1.1%以上的残余奥氏体发挥了良好的TRIP效应,使其具备优良的强塑性。随着应变速率的增大,高强度TRIP钢的抗拉强度和屈服强度不断增大,这是由于在动态拉伸条件下时,很短的时间内产生了大量的位错增殖,使得位错滑移越来越困难,造成铁素体强化。(2)随着应变速率的增大,高强度TRIP钢的断裂延伸率先减小后增大,这是因为,在高速变形条件下,位错滑移和扩散蠕变来不及充分进行,出现了所谓的变形局部化现象,从而使组织中残余奥氏体向马氏体的渐进式转变受到了抑制,造成了延伸率的减小;随着应变率的增加,拉伸试样断口处温度可达到150℃到260℃以上,这种大幅温升,即绝热温升,会使位错易于滑移,材料软化程度加深,这种绝热温升效应对塑性的贡献大于变形局部化对塑性的损害,因此实验钢的延伸率又得到提高。(3)建立了金兹堡-朗道模拟TRIP钢中残余奥氏体向马氏体相变的模型,结合“绝热温升”的测量结果,获得了不同强度级别TRIP钢力学行为规律:在准静态拉伸条件下,残余奥氏体向马氏体的转变是一种渐进式相变,而在高应变速率加载条件下,TRIP钢中残余奥氏体向马氏体的转变瞬时完成;TRIP钢的强度随着应变速率的增大而增大;然而对于塑性而言,TRIP效应的作用则至关重要,在动态加载条件下,由于位错的瞬时增殖造成变形局部化抑制了TRIP效应,这种塑性的损失即使是在动态加载条件下产生绝热温升造成的基体软化作用也无法弥补。(4)根据马氏体相变热力学,采用Thermo-Calc软件(加入应力项接口)建立了TRIP钢合金体系自由能的计算式,结果表明:在准静态拉伸条件下,外加应力对TRIP钢和DP钢做功的差值ΔE在数值上非常接近促使残余奥氏体在室温下发生马氏体相变所需要的外加应力做功,而在高应变速率拉伸条件下,外加应力对TRIP钢和DP钢做功的差值几乎为零;根据金兹堡-朗道理论,通过计算临界弹性能密度乘以相变得到的马氏体的相分数就可以获得朗道势函数描述的马氏体相变自由能,结果表明,在动态加载条件下TRIP效应对性能的贡献大为减弱;结合两种理论计算,获得了外加应力、TRIP钢合金成分及残余奥氏体MS温度的相互关系,为成分优选与工艺设计提供理论依据。