《TWIP鋼多機製作用塑性變形機理及成形性能研究》是依託北京科技大學，由孫朝陽擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：TWIP鋼多機製作用塑性變形機理及成形性能研究
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：孫朝陽
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
孿生誘發塑性（TWIP）鋼是一種依靠滑移、孿生和馬氏體相變多機制聯合作用誘發塑性的強韌化鋼。材料在多機制聯合作用下的塑性變形機理及其激活、演化規律的細觀力學行為是目前塑性成形領域的研究熱點之一。本項目擬結合典型TWIP鋼塑性變形過程的宏細觀特徵實驗，基於馬氏體相變晶體學和晶體塑性理論建立滑移、孿生和馬氏體相變多機制競爭、耦合的特徵腿危奔故微元描述及細觀本構模型，系統分析塑性變形過程細觀各機制激活、演化的規律；套用於TWIP鋼典型拉深過程的數值模擬，結合實驗分析多機製作用下的塑性章臘腿變形對材料的成形性能影響。揭示TWIP鋼細觀多機制耦合的機理，掌握多機制激活、演化的規律，為TWIP鋼其他成形工藝多尺度模擬及塑性成形性能分析奠定基礎。
結題摘要
孿生誘發塑性(Twinning Induced Plasticity，TWIP)鋼為解決增強和增韌的矛盾提供了方向，而研究制定適用於TWIP鋼的塑性成形工藝方法成為該高強高韌鋼推廣使用的當務之急，這就需要掌握TWIP鋼塑性變形過程的力學行為及其成形性能。本課題以TWIP鋼塑性變形滑移、孿生和馬氏體相變多機制耦合誘發塑性的細觀本構關係研究為切入點，結合宏細觀實驗揭示了塑性變形過程多機制耦合的機理及各機制激活、演化的規律。主要研究內容和成果為： （1）通過不同載入條件TWIP鋼塑性淋良翻變形的禁跨悼力學行為研究，得到了晶體滑移和形變孿生的競爭和耦合是TWIP 鋼的主要變形肯照腿機制； （2）採用SEM原位拉伸實驗觀察得到TWIP鋼拉伸變形過程的微觀結構和取向演化，定量地分析了某一特定區域內晶粒隨應變數變化的力學行為和取向的演化； （3）基於宏細觀實驗的表征，建立了基於滑移-孿生兩機制的TWIP鋼塑性變形的本構模型，推導了相應的數值積分過程，同時對TWIP鋼晶體塑性本構模型的參數進行分類和靈敏度分析； （4）基於滑移-孿生兩機制模型，研究了不同取向下滑移和孿生激活及演化的規律，分析了晶粒數量、變形量及載入方向對TWIP鋼多晶體的力學行為和織構演化規律的影響； （5）針對滑移、相變耦合的塑性變形機制，建立了該類相變的細觀本構模型，引入屈服面擴展因子描述微區平均塑性流動；基於完全隱式圖形返回算法給出了細觀本構模型的數值算法。 （6）基於晶體塑性和相變晶體學理論框架，考慮了TWIP鋼的三種微觀變形機制（滑移、孿生、馬氏體相變）的相互作用，提出了滑移、孿生和馬氏體相變三機制的變形梯度分解，推導建立了本構模型，提出了數值更新方法； （7）基於員立寒詢滑移、孿晶和馬氏體相變三機制耦合的本構模型，採用單晶和多晶模型對不同拉伸速率的塑性變形行為進行了仿真研究，再現了TWIP鋼在不同變形和載入條件下各種微觀機制的激活、演化規律，符恥對於TWIP鋼成形性能和基於細觀的數值模擬技術提供工具。 本課題探索揭示了TWIP鋼塑性變形多機制耦合機理及掌握各機制激活、演化規律，不僅為成形工藝多尺度建模和成形性能研究奠定基礎，而且為探索TWIP鋼成形工藝提供了參考。
