【摘 要】
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高锰高铝Fe-Mn-Al-C钢具有高的强度和塑性,同时具有较低的密度。将其作为汽车用钢材料,可减轻车重、降低油耗,同时由于其较高的强塑积,能够抵御撞击时的塑性变形,可改善汽车的碰撞性能。为了进一步深化对高锰高铝Fe-Mn-Al-C钢力学性能的理解,本文从不均匀塑性变形的角度出发,基于统计储存位错和几何必须位错的概念,建立了适用于奥氏体\铁素体双相钢塑性变形阶段的应力-应变模型,并以Fe-1 8Mn
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高锰高铝Fe-Mn-Al-C钢具有高的强度和塑性,同时具有较低的密度。将其作为汽车用钢材料,可减轻车重、降低油耗,同时由于其较高的强塑积,能够抵御撞击时的塑性变形,可改善汽车的碰撞性能。为了进一步深化对高锰高铝Fe-Mn-Al-C钢力学性能的理解,本文从不均匀塑性变形的角度出发,基于统计储存位错和几何必须位错的概念,建立了适用于奥氏体\铁素体双相钢塑性变形阶段的应力-应变模型,并以Fe-1 8Mn-10Al-0.5C实验钢为对象,分析了其位错亚结构的演变规律,对应力-应变模型进行了修正。主要创新性研究成果如下:（1）对实验钢的吉布斯自由能和层错能进行理论计算,结果表明,Fe-18Mn-10Al-0.5C实验钢的Gibbs自由能为851.06J/mol,层错能70.21mJ/m2,证实该实验钢的主要塑性变形方式为位错滑移。（2）对金属材料不均匀塑性变形进行了分析和描述,在几何必须位错密度和统计储存位错密度的基础上建立了适用于双相钢不均匀塑性变形的应力-应变模型,即（3）对Fe-18Mn-10Al-0.5C实验钢在不同温度下进行固溶热处理,随着固溶温度的提高,实验钢屈服强度和抗拉强度下降,晶粒尺寸、奥氏体相比例和延伸率上升;将实验钢在不同应变速率下进行拉伸试验,实验钢的屈服强度和抗拉强度随应变速率的升高而增大,延伸率随应变速率的升高而减小;随着应变速率的升高,实验钢变形不均匀度增加。（4）研究了不同变形量条件下变形速率对实验钢变形行为的影响:在应变速率为10-3s-1条件下,变形量由20%增至30%时,奥氏体组织中分别出现了泰勒晶格和显微带组织;而在应变速率为10-1s-1条件下,变形量由20%增至30%时,奥氏体组织中由位错墙演变为多系滑移。相比较而言,铁素体的塑性变形方式与变形速率无关,始终以位错滑移为主,并伴随着剧烈的位错缠结。（5）将应变速率、相比例和晶粒尺寸考虑为变量,验证了奥氏体\铁素体双相钢应力-应变模型精度。结果表明:在应变速率10-1s-1条件下,计算结果与实验数据较为吻合;在应变速率为10-4s-1条件下,需考虑位错亚结构对位错运动平均自由程的影响;该模型能够很好地反映相比例和晶粒尺寸变化对实验钢加工硬化行为的影响。
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