孿生誘發(fā)塑性鋼微觀力學行為演化和自洽模擬.pdf

1、孿生誘發(fā)塑性鋼(TWIP)同時具有高強度和高韌性，使其非常適合用作復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生機械孿晶所致。TWIP鋼具有較低的層錯能這就使得這類鋼易于形成堆垛層錯、形變孿晶和位錯結構等。塑性形變過程中的這些點陣缺陷不僅會影響材料宏觀的力學行為（如，屈服強度、拉伸強度、延伸率等），同時也會影響材料的微觀力學行為（如，晶粒旋轉、微尺度應力分布等）。
　　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行為演化，其中包括晶粒旋轉、晶間應力演化、以及塑性形變過程中孿晶與基體之間應力的配分等。并輔以微觀力學自洽模擬等方法，從而解釋立方晶系材料中形變導致晶間相互作用以及機械孿晶產生導致微觀應力重新分布等相關機制。
　　TEM微觀組織分析結果表明，TWIP鋼拉伸形變過程中，同時具有位錯滑移和孿生兩種塑性變形機制。初始樣品中僅有極少量位錯分布，經2％拉伸變形后，樣品中出現

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

4、初始樣品中包含{011}<100>高斯織構、{112}<111>銅織構和{123}<634>S織構，最強的織構組分是高斯織構。經15％拉伸變形后，高斯織構、銅織構增強，同時有新的{110}<111>織構組分生成，S織構轉變成{123}<111>織構組分。經30％拉伸變形后，銅織構、S織構和{123}<111>織構顯著增強，高斯織構略有增加。
　　利用自洽模型對單純滑移和同時考慮滑移和孿生兩種形變機制下TWIP鋼拉伸變形過程中的微觀

5、力學行為和織構演化進行了模擬。結果表明，對于低層錯能面心立方TWIP鋼，單純考慮滑移機制時，模擬結果不能準確表征出微觀力學行為隨拉伸應力的演化。而當同時考慮滑移和孿生形變機制時，模擬結果不僅能夠準確表征出各晶面隨應力加載的演化規(guī)律，同時捕捉到孿生啟動瞬間{200}晶面點陣應變在平行拉伸方向的突然增加特征，并準確模擬了{200}晶面點陣應變在垂直拉伸方向隨應力持續(xù)降低。而且，利用同時考慮滑移和孿生形變機制模型能夠較為準確模擬出TWIP鋼的