孿生誘發(fā)塑性鋼微觀力學(xué)行為演化和自洽模擬.pdf

1、孿生誘發(fā)塑性鋼(TWIP)同時(shí)具有高強(qiáng)度和高韌性，使其非常適合用作復(fù)雜幾何形狀的輕型汽車用鋼。這是由于在塑性形變過程中產(chǎn)生機(jī)械孿晶所致。TWIP鋼具有較低的層錯(cuò)能這就使得這類鋼易于形成堆垛層錯(cuò)、形變孿晶和位錯(cuò)結(jié)構(gòu)等。塑性形變過程中的這些點(diǎn)陣缺陷不僅會(huì)影響材料宏觀的力學(xué)行為（如，屈服強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度、延伸率等），同時(shí)也會(huì)影響材料的微觀力學(xué)行為（如，晶粒旋轉(zhuǎn)、微尺度應(yīng)力分布等）。
　　本論文利用透射電鏡、X射線衍射以及中子原位衍射等研究

2、方法，研究Fe-30Mn-3Al-4Si高錳鋼在形變過程中的微觀力學(xué)行為演化，其中包括晶粒旋轉(zhuǎn)、晶間應(yīng)力演化、以及塑性形變過程中孿晶與基體之間應(yīng)力的配分等。并輔以微觀力學(xué)自洽模擬等方法，從而解釋立方晶系材料中形變導(dǎo)致晶間相互作用以及機(jī)械孿晶產(chǎn)生導(dǎo)致微觀應(yīng)力重新分布等相關(guān)機(jī)制。
　　TEM微觀組織分析結(jié)果表明，TWIP鋼拉伸形變過程中，同時(shí)具有位錯(cuò)滑移和孿生兩種塑性變形機(jī)制。初始樣品中僅有極少量位錯(cuò)分布，經(jīng)2％拉伸變形后，樣品中出現(xiàn)

3、高密度位錯(cuò)，同時(shí)在部分區(qū)域可觀察到有形變孿晶產(chǎn)生。經(jīng)30％拉伸變形后，在樣品中可觀察到大量密集孿晶。
　　原位中子衍射測(cè)量TWIP鋼拉伸加載過程中品格應(yīng)變演化規(guī)律的結(jié)果表明，原位加載過程中點(diǎn)陣應(yīng)變隨應(yīng)力的異常變化是由孿生引起微應(yīng)力重新分布所導(dǎo)致。在屈服點(diǎn)處，應(yīng)力增加很少，平行拉伸方向{200}衍射面點(diǎn)陣應(yīng)變有一個(gè)突然的增加，垂直拉伸方向{200}衍射面點(diǎn)陣應(yīng)變隨著應(yīng)力的增加而增大。
　　XRD織構(gòu)測(cè)定結(jié)果表明，經(jīng)冷軋退火后的

4、初始樣品中包含{011}<100>高斯織構(gòu)、{112}<111>銅織構(gòu)和{123}<634>S織構(gòu)，最強(qiáng)的織構(gòu)組分是高斯織構(gòu)。經(jīng)15％拉伸變形后，高斯織構(gòu)、銅織構(gòu)增強(qiáng)，同時(shí)有新的{110}<111>織構(gòu)組分生成，S織構(gòu)轉(zhuǎn)變成{123}<111>織構(gòu)組分。經(jīng)30％拉伸變形后，銅織構(gòu)、S織構(gòu)和{123}<111>織構(gòu)顯著增強(qiáng)，高斯織構(gòu)略有增加。
　　利用自洽模型對(duì)單純滑移和同時(shí)考慮滑移和孿生兩種形變機(jī)制下TWIP鋼拉伸變形過程中的微觀

5、力學(xué)行為和織構(gòu)演化進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明，對(duì)于低層錯(cuò)能面心立方TWIP鋼，單純考慮滑移機(jī)制時(shí)，模擬結(jié)果不能準(zhǔn)確表征出微觀力學(xué)行為隨拉伸應(yīng)力的演化。而當(dāng)同時(shí)考慮滑移和孿生形變機(jī)制時(shí)，模擬結(jié)果不僅能夠準(zhǔn)確表征出各晶面隨應(yīng)力加載的演化規(guī)律，同時(shí)捕捉到孿生啟動(dòng)瞬間{200}晶面點(diǎn)陣應(yīng)變?cè)谄叫欣旆较虻耐蝗辉黾犹卣?，并?zhǔn)確模擬了{(lán)200}晶面點(diǎn)陣應(yīng)變?cè)诖怪崩旆较螂S應(yīng)力持續(xù)降低。而且，利用同時(shí)考慮滑移和孿生形變機(jī)制模型能夠較為準(zhǔn)確模擬出TWIP鋼的