多晶纯钛深低温变形中孪生机制和微观组织、织构演化的研究

The evolutions of microstructure, crystallographic orientation and subsequent mechanical behaviors of polycrystal pure titanium deformed at cryogenic deformation will be systematically investigated,by experiment characterization and theoretical analysis. The influence factors on the twinning nucleation and twining growth will be clarified. The effect of local strain accommodation on twinning behaviors will be uncovered, in combination with the identification of dislocation in the vicinity of twin boundaries. The microstructure and mechanical properties of titanium prepared via multi-strain path compression will be studied to optimize process parameters. This study is a fundamental research for the titanium alloy design and application, and is also a supplement to the twinning theory of titanium during cryogenic deformation, which is helpful to further understand the cryogenic deformation theory of other HCP materials.

通过实验测试与理论分析相结合的方式，系统考察多晶纯钛深低温塑性变形的微观组织、晶体学取向变化规律及其后续室温拉伸、压缩服役中的力学行为；以实验结果为依据，明确深低温下钛孪晶形核和长大的影响因素，结合对孪晶界面的位错行为的鉴定，解析深低温下局部应变协调对孪晶行为的影响机理；研究孪晶行为对多向应变形形材料组织和力学性能的影响，获取优化的工艺参数。本项目针对钛工程应用中的基础科学问题开展工作，研究成果不仅可以为钛材料加工设计与应用提供数据积累，为目前钛材料深低温塑性变形中孪生机理进行补充，对深入理解密排六方材料深低温塑性行为机理也具有重要意义。

如何通过简单的塑性变形工艺获得具有良好综合力学性能的纯钛板材是纯钛加工制造领域重要问题，通过常规轧制变形加后续短暂退火的工艺，制备了具有多尺度微观组织结构的高强高塑纯钛样品，并研究探讨了其微观机制。考察了不同变形温度、应变速率和退火条件下纯钛板材在中、高应变的塑性变形中显微组织的演化、晶粒取向变化以及后续力学性能的变化，通过对变形组织和晶体学取向等变化规律的总结和分析，进一步解析了纯钛板材深低温下应变协调机制和其力学行为的原因，为了解纯钛深低温变形机理进行有意义的探索。同时，通过优化工艺参数，获得了同时具有较高强度和延伸率的纯钛样品，为利用深低温轧制变形加短暂退火的工艺制备高强高塑纯钛材料提供实验数据依据。最后，通过室温轧制加深冷处理代替深低温轧制，获得具有相当综合力学性能的纯钛板材，为简化制备工艺进行了积极的探索。