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基面纤维织构纯钛的孪生行为及塑性变形机理研究
| 论文题名： | 基面纤维织构纯钛的孪生行为及塑性变形机理研究 |
| 关键词： | 汽车轻量化;纤维织构;纯钛;孪生行为;塑性变形 |
| 摘要： | 汽车行业是主要的大油耗行业之一，减轻汽车重量，实现节能减排相当重要。钛具有高的比强度以及很好的耐高温和耐蚀性能，逐渐进入人们的视线，被应用于汽车领域。而钛为密排六方的晶体结构，滑移和孪生是钛塑性变形中起关键作用的两种机制。孪生的引入会改变晶格取向，大大影响材料的组织与织构演变，对钛的塑性变形有重要影响，因此研究钛的孪生行为有着非常重要的理论意义与实用价值。 本文通过对具有基面纤维织构的纯钛进行不同方向的室温单轴压缩试验，获得了复杂的孪生组织，分析不同应变路径下的力学行为。利用电子背散射衍射（EBSD）技术考察形变前后样品的微观组织演变，尤其对形变过程中产生的孪晶变体进行标定和定量表征。通过预压缩引入孪晶片层，研究孪晶对钛的力学性能的影响。通过位移梯度张量在不同坐标系中的转换，计算晶粒中的孪晶与相邻晶粒中的滑移或孪晶的协调应变，结合传统施密特定律，详细分析孪晶变体的选取规则，深入理解纯钛的塑性变形机理。 研究结果表明： ①沿ED单轴压缩时，屈服强度低，柱面滑移主导变形，同时大部分晶粒的c轴垂直于压缩轴，压缩过程中产生沿c轴的拉伸应变，因此样品中产生大量的{1012}拉伸孪晶和少量的{1122}压缩孪晶。 ②垂直ED单轴压缩时，屈服强度较高，大部分晶粒的c轴平行于压缩轴，压缩过程时产生沿c轴的压缩应变，因此产生大量的{1122}压缩孪晶，还有一定量的{1012}拉伸孪晶和少量的{1124}压缩孪晶和{1121}拉伸孪晶。 ③通过预压缩引入孪晶片层，细化晶粒，硬化晶粒取向，从而提高钛的屈服强度。 ④施密特定律在{1012}拉伸孪晶和{1122}压缩孪晶的变体选择中起主导作用，实际发生的{1012}拉伸孪晶和{1122}压缩孪晶变体中SF rank为1和2的超过80％。而{1124}压缩孪晶的变体选择不符合施密特定律。 ⑤低SF孪晶变体与相邻晶粒中最易启动的柱面滑移或者孪晶有很好的协调性时，该孪晶变体能够在变形过程中形核；即使高SF孪晶变体若不能与相邻晶粒中的柱面滑移或孪晶协调变形时，该孪晶也会在变形过程中被抑制。 ⑥协调应变的计算可以判定晶粒中的孪晶在晶界处与相邻晶粒中的滑移或孪晶协调局部应力的能力，可以作为施密特定律的补充，进行孪晶变体选择判断。 |
| 作者： | 周杨 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 辛仁龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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