非均匀层片结构孪生诱发塑性 (TWIP) 钢应变硬化机理研究

IMECH-IR > 非线性力学国家重点实验室

	非均匀层片结构孪生诱发塑性 (TWIP) 钢应变硬化机理研究
英文题名	The Research on Strain Hardening Mechanism of Twinning Induced Plasticity (TWIP) Steel with Heterogeneous Lamellar Structure
	陈科蓓
导师	武晓雷
	2016
学位授予单位	中国科学院大学
学位授予地点	北京
学位类别	硕士
学位专业	材料工程
摘要	块体纳米金属具有超高强度，但多存在室温均匀拉伸伸长率 (以下简称塑性) 不足5%的应用瓶颈。提高纳米金属塑性已成为国际材料领域中的重大科学问题。研究证实，纳米金属低塑性的实质是应变硬化率降低过快导致的过早失稳颈缩。近来，利用微结构界面 (如晶界、孪晶界等) 密度在材料内的非均匀分布结构，可增强纳米金属应变硬化能力，从而抑制应变局部化，这为提高金属材料塑性提供了新思路。本研究通过在高锰TWIP钢中引入非均匀层片结构，结合孪晶诱发塑性 (Twinning induced plasticity, TWIP)，研究了非均匀层片结构力学性能和变形行为，揭示了因变形的非协调性而实现的应变再分配过程中的背应力硬化机理。该工作的主要结论如下： (1) 研究了高锰TWIP钢 (Fe-30Mn-3Si-3Al) 经异步轧制后获得的非均匀层片组织及其力学性能。经高温短时退火引入的再结晶比例范围为18%-45%，该层片状软/硬微区交替分布的复合式层片结构屈服强度可达到 0.9–1.4 GPa，且均匀延伸率保持在6–30%。 (2) 非均匀层片结构TWIP钢由于软硬层片之间变形的不协调，在单轴拉伸过程中将产生显著的背应力。此结构均匀延伸率能保持在6-30%可归因于其软硬层片耦合所导致背应力硬化。软硬层片均发生屈服之前，硬相对软相的背应力有效降低了软层片的流变应力，因此塑性得到提高。且层片组织TWIP钢的瞬态应变硬化行为由拉伸变形过程中背应力和有效应力的演化共同控制。 (3) 非均匀层片结构TWIP钢展现出非连续屈服行为，随着再结晶层片引入比例增大，屈服行为由屈服点行为向瞬态应变硬化行为转变。再结晶比例愈大，瞬态硬化效果愈显著，同时应变硬化率Θ提升愈大。 (4) 非均匀层片结构TWIP钢塑性变形的不协调会引发软硬层片间的应变分配。具有 TWIP 效应的再结晶层片在变形过程中承担了更高的应变，变形过程中，软硬层片通过变形孪晶和位错与孪晶交互作用实现应变分配。组织中软硬微区间界面结构非均匀程度越大，该结构对应变局部化的抑制效果越明显。
索取号	31332
语种	中文
文献类型	学位论文
条目标识符	http://dspace.imech.ac.cn/handle/311007/59451
专题	非线性力学国家重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	陈科蓓. 非均匀层片结构孪生诱发塑性 (TWIP) 钢应变硬化机理研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2016.

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