高應變率下高錳鋼相變誘發(fā)塑性的晶體學研究

本項目從四個方面對高錳鋼高速變形下相變誘發(fā)塑性（即TRIP行為）進行了以晶體學為主的研究；一是合金成分、初始組織的影響；二是高速形變下均勻形變區(qū)的TRIP行為；三是高速形變時非均勻形變的絕熱剪切帶（即ASB）形成規(guī)律；四是高速形變的力學行為。并與單相低強度高塑性的IF鋼和純銅，復相高強度低塑性的裝甲鋼和鈦合金進行了比較。研究目標是在理論上揭示高速下TRIP與ASB的晶體學特點和交互作用機理，認識10000/s高速率下TRIP過程的取向依賴性，變體選擇規(guī)律及織構(gòu)特點；在應用上為開發(fā)和應用新型抗高速沖擊材料奠定理論基礎(chǔ)。 結(jié)果表明，高錳TRIP鋼有很寬的初始組織調(diào)控余地，通過熱變形、預變形、成分改變可有效調(diào)整初始組織。純奧氏體初始組織有非常高的抗沖擊斷裂能力，而初始組織中體心馬氏體的增多可提高沖擊強度，接近高強材料，但ASB提前形成。C含量的提高穩(wěn)定奧氏體，抑制TRIP效應。高速下均勻形變過程中，仍存在TRIP行為的取向依賴性，即<111>取向奧氏體晶粒拉伸時易相變，<100>晶粒則不易相變。壓縮與拉伸時TRIP的取向依賴性不同。高速沖擊變形下TRIP過程不再是主要由取向因子控制，而顯示強的晶界交互作用。在非均勻變形的ASB區(qū)域，TRIP可發(fā)生在ASB形成之前，ASB形成位置主要受應力場控制，而受相分布控制較弱。ASB中的體心馬氏體主要是被剪切卷入的，ASB內(nèi)以超細等軸奧氏體晶粒為主，這是剪切帶內(nèi)的絕熱溫升、馬氏體逆相變的結(jié)果。在ASB以外的過渡區(qū)也檢測馬氏體向奧氏體逆相變的特征。TRIP過程可推遲ASB的產(chǎn)生，ASB的形成又抑制TRIP過程。ASB形成時高錳鋼的加工硬化能力和持續(xù)時間既優(yōu)于裝甲鋼和高強TC18鈦合金，又優(yōu)于高塑性的IF鋼和純銅。高錳TRIP鋼ASB內(nèi)裂紋的特殊性在于其可沿帶外的體心馬氏體相外延。以奧氏體為主的ASB防止了帶內(nèi)形成或擴展的裂紋的快速發(fā)展，而帶外的體心馬氏體雖誘發(fā)ASB內(nèi)裂紋離開ASB，但延長裂紋擴展路徑而未造成樣品失效。高速沖擊下的應力-應變曲線只能反映裂紋擴展過程，而無法顯示ASB形成過程。 2100433B

高應變率下金屬的形變逐漸不均勻，破壞的典型形式是形成絕熱剪切帶ASB，剪切帶的形成伴隨局部區(qū)域出現(xiàn)高度取向擇優(yōu)，通過連續(xù)式動態(tài)再結(jié)晶方式或因絕熱升溫再激冷發(fā)生相變形成白亮帶，并繼而誘發(fā)裂紋。新型高錳TRIP鋼具有優(yōu)異的強塑積值，優(yōu)于TWIP鋼的高應變量下的加工硬化能力，適合于汽車高速抗沖擊結(jié)構(gòu)件的應用。本申請計劃從晶體學的角度、研究高速變形條件下相變誘發(fā)塑性（TRIP）過程在絕熱剪切帶形成中的作用及可能出現(xiàn)的多次增韌性。具體講就是研究：高速下均勻變形時的TRIP行為，由TRIP組織過渡到ASB、再從ASB內(nèi)組織演變直至斷裂的演變規(guī)律；同時考察合金成分、初始組織、形變方式對TRIP機制下的ASB形成的影響；在理論上揭示高應變率下相變誘發(fā)塑性在絕熱剪切帶形成中的機理，在應用上優(yōu)化出工藝參數(shù)及成分，為新型高錳TRIP鋼在汽車上的應用及控制技術(shù)提供依據(jù)。

1)建立一種耦合高壓與高應變率效應的塑性變形基本特性方程：選擇剪切模量為流動應力尺度，由剪切模量的密度與溫度相關(guān)性及高壓狀態(tài)方程，確定流動應力尺度的壓力與溫度相關(guān)性。在此尺度下度量流動應力，由應變率控制機理，確定無量綱流動應力與無量綱應變率及溫度的相關(guān)性。從而表達高壓與高應變率對于塑性變形耦合效應的可分離函數(shù)特性。2）揭示非過載平面沖擊波定常塑性波流動應力隨高壓與高應變率變化的實測結(jié)果：發(fā)展錳銅應。 2100433B

：利用量子色動力學（QCD）的唯象場論模型，研究QCD在高溫和高密度下的相變行為，包括手征相變和退禁閉相變，以及它們之間的相互關(guān)系。目標是求得對目前尚未充分了解的QCD 相變有更深入的認識。結(jié)合RIHC 相對論重離子碰撞實驗物理，探索夸克膠子等離子體（QGP）的存在證據(jù)及其相應的物理性質(zhì)，研究QCD 相圖結(jié)構(gòu)。此研究屬于基本理論研究，但它對于早期宇宙演化、天體物理中中子星的內(nèi)核的探索以及正進行的高 2100433B