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立方金属单晶屈服面和纯铝轧制织构演变的研究

陈志永  
【摘要】:本文采用Taylor/Bishop-Hill晶体塑性理论,比较系统深入地研究了立方金属的单晶屈服面和纯铝轧制过程中的织构演变规律。对面心立方(f.c.c.)金属,本研究引入孪生变形机制,将{111}110坪蛖111}112仙酆掀鹄唇锌悸牵⒘斯采湫蔚氖砟P停嫦低撤治霾⑷范薴.c.c.金属滑移和孪生混合单晶屈服面及其特征;对体心立方(b.c.c.)金属,考虑{110}11l112}111蛖123}111嗷扑苄员湫文J剑范似浞至⒑突旌匣颇J较碌牡ゾ婕捌涮卣鳎唤沂玖肆⒎浇鹗舨煌苄员湫文J较耇aylor因子以及屈服强度各向异性变化规律。基于Taylor类型的多晶体塑性变形模型,提出“最小剪切位移梯度张量之和”原理来解决活化滑移系选择的模糊性问题,并模拟了初始随机分布和具有初始织构的纯铝轧制织构的形成与演变规律,同时探求了摩擦润滑条件对高压阳极用电容铝箔形变织构的影响规律。 严格证明了对f.c.c.金属,其单晶屈服面可由{111}112仙詛111}110频牧俳缂羟杏αχ圈评疵枋觥L剿髁寺闳我獗湫翁跫碌膄.c.c.金属单晶孪生和滑移共生变形的屈服应力状态范围及特点,确立了位错滑移或/和孪生产生的力学条件,建立了适合滑移或/和孪生各种变形机制的完备的屈服应力状态群。结果表明:只有当1/3~(1/2)≤ζ≤2/3~(1/2)时,才可能同时产生滑移和孪生,且仅存在两种类型的共生屈服面,其临界值为3~(1/2)/2。 将Bishop-Hill最大功原理拓展于f.c.c.金属孪生和滑移轴对称和平面应变共生变形过程之中,揭示了ζ对屈服应力状态、活化滑移或/和孪生系的影响规律;引入了孪生能力取向因子概念μ,并分别建立了轴对称和理想平面变形取向空间塑性变形机构图,探讨了Taylor因子及其屈服强度各向异性的变化规律。确立了平面变形时晶体取向空间中的易孪生取向,为中、低层错能f.c.c.金属冷轧织构的形成与演变以及轧制形变织构类型转换机制建立了理论依据。 系统分析了b.c.c.金属{110}111112}111蛖123}111至⒒颇J较碌牡ゾ妫妨⒘烁髦址至⒒颇J郊傲俳缂羟杏αο嗟仁被旌匣颇J较赂髦智榭鱿碌那サ悖狈治隽藍110}111猿坪蛖112}111嵌猿苹颇J健S绕涫墙⒘藍123}111嗷频耐瓯傅那αψ刺海獵hin等人建立的212种屈服应力状态拓展为338种。证明了对于分析一般的{123}111嗷扑苄员湫危枰疚乃⑾值钠渌?26种屈服应力状态。研究结果也发现与纯{110}111葡啾龋苄员湫嗡孀舺112}111蛖123}111频囊耄罨葡笛≡竦牟蝗范ㄐ猿潭戎鸾ソ档汀? 研究了初始随机取向和近似立方织构对纯铝轧制形变织构的影响,建立了初始织构对最终轧制织构形成的影响规律,提出一种简便且行之有效的初始织构的离散方法研究多晶体塑性变形。提出了一种新的解决活化滑移系模糊性问题的“最小剪 切位移梯度张量之和”(}e:2卜}e。3卜Jez3}“min)准则,在使应变协调性得到最大限度 的满足情况下,模拟了初始自由分布和具有织构的纯铝轧制织构的演变。通过对大 变形程度下润滑剂对高纯铝形变织构的影响研究,揭示了两种润滑条件下高纯铝轧 制织构的变化规律。结果表明,采用机油润滑,形变织构为典型的均匀变形冷轧织 构,主要由B、C和S织构组成;采用煤油润滑时均匀变形织构相对较弱,同时出 现剪切织构。 本文感谢国家自然科学基金“面心立方金属孪生和滑移共生变形的模拟” (No.59971067)以及国家重点发展规划基础研究“提高铝材质量的基础研究”之子 课题“铝及铝合金强应变微取向、微结构形成机理与规律”(No.G1999064908)的 资助。


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