结合TWIP钢的晶体学特征,可以给出fcc晶体的12个滑移系的滑移面和滑移方向以及12个孪晶系的孪晶面和孪晶方向,如表1和表2所示。
表1 双诱导塑性(TWIP)钢中12个滑移系的滑移面和滑移方向

表2 TWIP钢12种孪晶系的孪晶面和孪晶方向


为了应用所建立的单晶塑性来描述各种变形机制的作用及其对宏观力学性能的影响,基于建立的模型和二次开发的单晶塑性有限元平台,TWIP钢单晶立方体单模型加载条件,原理图如图1所示。

图1 不同欧拉角加载示意图
为了分析孪晶对宏观塑性变形和应变硬化的影响,模拟了加载速率0.001s-1条件下应力、应变和孪晶积分分数的演化规律。 在塑性变形过程中,取向分布仅存在于取向空间的取向中。 在线附近发生变化,因此模拟了欧拉角为(90°、35°、45°)的Cu取向和(0°、45°、0°)高斯取向拉伸结果钢材塑性变形,如图2所示。

图2 欧拉角(90°、35°、45°)和(0°、45°、0°)应力、孪晶积分分数和孪生剪切应变随应变的演化结果

应力突变现象是由于双胞胎滑移的影响而引起的。 为了检验TWIP钢单晶模型能否解释这一现象,分析了变形过程的原因以及孪晶激活演化对滑移的影响。 本工作选取了欧拉角为(35°、45°、0°)的黄铜取向和(59°、37°、63°)的S取向两种工况,得到了不同工况下的应力应变曲线。两个条件。 、孪晶积分分数的演化、各滑移系和孪晶系剪切量的演化以及滑移阻力和孪晶阻力的演化如图3-5所示。 \

图3 欧拉角为(35°,45°,0°)和(59°,37°,63°)时应力和孪晶积分分数随应变的演化结果

图4 欧拉角为(35°,45°,0°)时滑移系统滑移增量随应变的演化结果

图5 欧拉角为(35°,45°,0°)时孪生系统中孪生增量随应变的演化结果
可见,欧拉角(35°、45°、0°)的定向条件有利于孪生系统t3和u2的启动。 滑差系统a3、b2启动后钢材塑性变形,双系统也启动,双增量逐渐变大。 当应变达到0.42左右时,双晶积分fβ达到设定的临界值0.4。 此时,晶体转动,导致新的滑移系统 d2 和 d3 启动。 转弯后,在 d2 和 d3 处开始打滑。 继续进行,同时,原滑差系统中的滑差也继续进行。 车削后,原来不利于滑移的方向转向有利于滑移的方向,因此车削后应力突然减小。 同时,当孪晶积分分数达到0.4时,孪晶体积饱和,孪晶增量突然变为0。 对比可知,由于欧拉角(59°、37°、63°)处的双晶积分分数fβ比欧拉角(35°、45°、0°)处的双晶积分分数fβ早达到0.4。 ),首先发生转向。 ,突然发生应力下降。
相关研究成果以“耦合孪晶TWIP钢单晶塑性变形行为模拟研究”为题发表在《冶金学报》(2015年3月第51卷第3期)上。 论文第一作者和通讯作者为孙朝阳。
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