Q235鋼和定向凝固鈦鋁合金板坯表層塑性變形及微觀組織演變.pdf

1、金屬的微觀組織決定其力學性能。細小晶粒擁有優(yōu)良的塑性、韌性和抗疲勞性能，粗大晶粒則擁有較好的抗高溫蠕變和抗斷裂性能。因此對矩形坯料實施精確的定向表層塑性變形并輔以后續(xù)的熱處理，使其獲得表層是等軸細晶而中心部位是粗大晶粒組成的復合組織，將能同時滿足對高溫蠕變、斷裂韌性和疲勞強度的要求。本文就是在這樣的思想下提出來的。
　　依據(jù)以上想法，提出了復合輥軋、滾珠滾壓、表面擠壓和受控噴丸四種表層塑性變形工藝，并依據(jù)局部加載理論設(shè)計了相應的塑

2、性變形裝置。通過物理模擬實驗和有限元分析的方法，對四種表層變形工藝的金屬流動規(guī)律進行了研究，得出表層塑性變形后沿板坯厚度方向的應力應變特點，并揭示了經(jīng)過四種表層變形工藝和后續(xù)熱處理后的Q235鋼和定向凝固鈦鋁合金板坯的微觀組織演變規(guī)律。
　　利用商業(yè)有限元軟件ABAQUS-6.7對四種定向凝固鈦鋁合金板坯表層塑性變形過程進行了有限元分析，結(jié)果表明經(jīng)過四種表層變形工藝后，塑性變形基本上被局限在表層的1mm內(nèi)，最大等效應變值分別能達到

3、0.2、0.22、0.032和0.25。利用彈塑性力學的相關(guān)理論，結(jié)合定量計算和定性分析，得出了四種工藝的應變類型分布特點，即：經(jīng)過復合軋制后的坯料表層處于平面應變狀態(tài)，經(jīng)過滾珠滾壓和表面擠壓后的坯料沿特定的厚度方向路徑的應變類型由伸長類應變轉(zhuǎn)化為壓縮類應變,而經(jīng)過受控噴丸后的坯料沿特定的厚度方向路徑的應變類型由壓縮類應變轉(zhuǎn)化為伸長類應變。
　　對經(jīng)過表層塑性變形的Q235鋼坯料進行顯微組織觀察，結(jié)果表明在室溫下，經(jīng)過復合輥軋、滾

4、珠滾壓、表面擠壓和受控噴丸后，表層晶粒發(fā)生強烈塑性變形，呈纖維狀，心部組織保持原始形態(tài)。對經(jīng)過復合輥軋、滾珠滾壓和表面擠壓變形后的Q235鋼輔以再結(jié)晶退火，得到了表層細晶和心部粗晶的復合組織，而對經(jīng)過受控噴丸后的坯料進行再結(jié)晶退火發(fā)現(xiàn)，坯料表層的晶粒由于處于臨界變形區(qū)而發(fā)生異常長大。
　　定向凝固鈦鋁合金坯料經(jīng)過復合輥軋后，表層晶粒出現(xiàn)再結(jié)晶細化，而中心部分保持粗大的全層片組織。對經(jīng)過滾珠滾壓、表面擠壓和受控噴丸后的定向凝固鈦鋁合