近日，机械工程学部先进成形技术与装备团队在《Materials Science & Engineering A》（中科院一区、TOP期刊）上，发表了面向大型空心风电主轴用Fe-Cr-Mo-Mn钢混晶变形不均性及损伤演化机理方面的研究成果“In-situ deformation inhomogeneity and damage evolution of mixed-grain structure with tempered sorbite/bainite in Fe-Cr-Mo-Mn steel”。齐鲁工业大学（山东省科学院）机械工程学部郭宁副教授为文章的第一作者和通讯作者，唐炳涛教授为共同通讯作者，研究生孙宽涛为研究成果的主要贡献人，金雷科技股份有限公司和山东大学为研究成果合作单位。
大型空心风电主轴是风电设备的关键部件，常用于高温、高压、腐蚀等恶劣环境。Fe-Cr-Mo-Mn钢由于具有优异的强度、塑性和韧性，广泛应用于风力发电空心主轴等综合力学性能较高的大型部件。在工业生产中，大型锻件因其巨大尺寸和重量往往导致在成形过程中在很大程度上保留了内部缺陷，如混晶是影响大型锻件失效的关键因素。混晶的晶粒尺寸差异会导致大锻件变形不均及提前失效，此外，混晶组织形貌和取向的差异导致的变形不均匀性对大锻件服役会产生严重的危害。因此，研究混晶组织形貌和取向对大锻件变形不均匀性和损伤演化的机理是十分必要的。
团队以大型锻件Fe-Cr-Mo-Mn钢淬火和回火后的混晶内回火索氏体（TS）和贝氏体（B）为研究对象，采用原位EBSD拉伸实验系统研究了不同形貌和取向的TS和B在原位拉伸中变形不均性的影响。通过滑移迹线分析确定了滑移体系的激活，分析了相邻微观结构之间的滑移传递行为。在此基础上，基于晶体塑性和相场模型，构建了考虑混晶组织的耦合损伤的晶体塑性-相场多尺度力学模型，提出了适用于含TS/B混晶组织的临界损伤条件以确定损伤形核位置，在验证模型可靠性的基础上，揭示了含TS/B混晶组织对变形协调性和损伤形核的影响机制。部分研究内容如下图所示。
图1 耦合损伤的相场与晶体塑性模型关联示意图
图2 Fe-Cr-Mo-Mn钢TS/B混晶组织的应力、应变、损伤分布图
图3 基于原位实验和仿真的TS/B混晶组织变形不均性和损伤演化机理
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.msea.2024.146684
友情链接：
