面心立方晶体孪生和滑移轴对称共生塑性变形分析-中国科学.pdfVIP

1320 中国科学 E 辑 技术科学 2006, 36(11): 1320~1334 * ①② ① ② ① ①③ 陈志永 才鸿年 张新明 王富耻 谭成文 (① 北京理工大学材料科学与工程学院, 北京 100081; ② 中南大学材料科学与工程学院, 长沙 410083; ③ 北京航空航天大学材料科学与工程学院, 北京 100083) 摘要 将 Bishop-Hill 最大功原理拓展于面心立方晶体{111}112孪生和 {111}110滑移两种机制同时起作用的轴对称共生塑性变形过程之中. 系统研 究了孪生对滑移不同临界剪切应力之比ξ 对立方晶体标准投影三角形区各晶体 取向的屈服应力状态以及相应活化滑移或/和孪生系的影响, 同时分析了取向空 间里[100], [110]和[111]三个重要取向的 Taylor 因子及屈服强度各向异性的变化 规律, 从微观晶体塑性理论本质上揭示了轴对称变形情况下拉伸和压缩屈服强 度的不对称性; 引入了孪生能力取向因子概念, 建立了轴对称塑性变形取向空间 塑性变形机构图. 在此基础上, 定性地解释了低层错能面心立方晶体在轴对称拉 伸情况下形变织构的形成演变规律. 关键词 孪生 滑移 面心立方晶体 轴对称共生变形 Bishop-Hill 最大功 原理 屈服强度各向异性 对于面心立方晶体(f.c.c.) 的塑性变形, 理论上大多局限于研究{111}110滑 移和{111}112孪生单独作用的机制. 研究指出 [1]: 对于仅考虑滑移机制的多晶 金属和合金的塑性变形, 目前存在大量可用的模型和模拟文献, 而同时考虑滑移 和孪生机制多晶变形的模型和模拟结果则很少, 这是由于在晶体塑性模型框架 内引入孪生变形机制太过复杂所致. 如对于任意取向晶体的滑移和孪生共生变 形以及相应情况下其滑移系和孪生系的活化, 由于情况复杂, 很少考虑两种机制 同时起作用的情况, 有关这一方面的文献报道颇为鲜见. 但对具有中、低层错能 的f.c.c.金属或合金, 在很多种情况下, 会同时发生滑移和孪生变形 [2~8]. 事实上, 收稿日期: 2005-07-15; 接受日期: 2006-06-12 * 国家自然科学基金(批准号:和中国博士后科学基金(2005037003)资助项目 SCIENCE IN CHINA Ser. E Technological Sciences 第 11 期 陈志永等: 面心立方晶体孪生和滑移轴对称共生塑性变形分析 1321 对Ag 金属以及Co-Fe或Cu-Al合金, 在轴对称拉伸变形情况下, 孪生和滑移会同 时发生 [9,10]. 因此, 从理论上研究f.c.c. 晶体轴对称共生变形是非常有意义的. 文 献 [11]对f.c.c. 晶体引入孪生机制, 将滑移和孪生综合起来进行考虑, 系统分析了 当{111}112孪生对{111}110滑移的临界剪切应力之比ξ 不同时, f.c.c. 晶体滑 移和孪生共生的单晶混合屈服面及其特征. 本文在此基础上, 将