大变形低层错能面心立方金属织构演化的多维应力场分析与自洽模拟研究

准确理解金属在形变中织构演化的微观机理并据此预测、控制其各向异性性能是研究与开发高性能结构材料的关键。对于经历了大变形的低层错能面心立方金属，由于孪晶结构发生"非晶体学"剪切带变形，仅从微观结构角度难以对材料的织构演化过程做晶体学描述。鉴于织构行为受材料内部由微观形变导致的应力特征分布的影响，本项目采用中子衍射和同步辐射高能X射线衍射原位实验技术建立不同层错能面心立方金属的多维应力场，并与电子显微镜下材料的形变微观组态结合，系统研究应力场分布与滑移、孪生及剪切带变形开动的相关性。通过揭示晶体学和非晶体学剪切带机制作用时织构演化的微观机理，发展能够准确计算低层错能面心立方金属微观应力分布和晶粒取向转动的自洽模型。本研究不仅能够丰富面心立方金属在剪切带变形作用下的晶体塑性变形理论，而且还可以对材料的织构和宏细观力学行为进行准确评估，从而为优化工程部件的性能提供理论指导。

形变织构的存在对材料的力学行为影响巨大，并且直接关系到该材料在生产制备以及后续工程应用中的性能。因此，准确理解金属在形变中织构演化的微观机理并据此预测、控制其各向异性性能是研究与开发高性能结构材料的关键。对于经历了大变形的低层错能面心立方金属，由于孪晶结构发生"非晶体学"剪切带变形，仅从微观结构角度难以对材料的织构演化过程做晶体学描述。鉴于织构行为受材料内部由微观形变导致的应力特征分布的影响，本项目采用中子衍射实验技术建立不同层错能面心立方金属的多维应力场，并与电子显微镜下材料的形变微观组态结合，系统研究了应力场分布与滑移、孪生及剪切带变形开动的相关性。通过揭示晶体学和非晶体学剪切带机制共同作用时织构演化的微观机理，将除位错滑移和孪生之外的非晶体学剪切带机制引入对低层错能面心立方金属材料形变过程的模拟研究，发展了能够准确计算低层错能面心立方金属微观应力分布和晶粒取向转动的晶体塑性模型。即，通过将非晶体学剪切带引入黄铜的形变过程，实现了对具有复杂形变方式的金属的织构演化行为(随着形变量增大,织构由铜型向黄铜型转变)准确的预测。该研究丰富了面心立方金属在剪切带变形作用下的晶体塑性变形理论，而且可以对材料的织构和宏细观力学行为做出准确评估，从而为优化工程部件的性能提供了理论指导。