立方金属单晶屈服面和纯铝轧制织构演变的分析

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1、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厩和纯铝轧制过程中的织构演变规律。对面心立方(f．c．c)命属，本研究引入孪生变形机制，将{111}<110>滑移和{11l}<112>孪生综合起来进行考虑，建立了共生变形的数理模型，全面系统分析并确定了f．cE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}<1ll>、(112}<11l>和{123}<1ll>多滑移塑性变形模式，确定了其分立和混合滑移模式下的单品屈服面及其特征：揭

2、示了立方金属不同塑性变形模式’FTaylor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。f严格证明了对fc-c金属，其单晶屈服面可由{11l}<112>孪生对{111}<1lo>滑移的I

3、盎淠剪切应力之比{来描述。探索了满足任意变形条件下的f．c．c金属单晶孪生和滑移共生变形的屈服应力状态

4、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1／43≤fs2／43时，才可能同时产生滑移和孪生，且仅存在两利，类型的共生屈服面，其临界值为√3／2。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，揭示了善对屈服应力状态、活化滑移或／,u孪生系的影响规律；引入了孪生能力取向因子概念u，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

5、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．会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}、{112}<111>和{123}<1ll>分立滑移模式下的单晶屈服面，确立了各种分立滑移模式及l

6、每界剪切应力相等时混合滑移模式下各种情况下的屈服顶点，同时分析了{llO)对称和{112}<1ll>非对称滑移模式。尤其是建立了{123}<1ll>多滑移的完备的屈服应力状态群，将Chin等人1421建立的212种屈服

7、应力状态拓展为338种。证明了对于分析一般的f123}<11l>多滑移塑性变形，需要本文所发现的其它126种屈服应力状态。研究结果也发现与纯{110}<11l>滑移相比，塑性变形随着{112}<111>j币II{123}<1ll>滑移的引入，活化滑移系选择的不确定性程度逐渐降低。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，’(1e

8、12I+le．，t+le：3I=min)准则，在使应变协调性得到最大限度的满足情况下，模拟了初始自出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

9、课题“合金强应变微取向、微结构形成机理与规律”(NO．G1999064908)的资助。关键词：单品屈崴看，面心立方繇，体心立方莶看，滑移_孪生，晶体i鹾．轧制凑霸越取向分布函数，铝，模拟v／《2ABSTRACTt。“t“re8ofThesingle．crystalyieldsurfaces(SCYS’s)ofcubicmetalsandtheevolutionof‘oilinginthispurealuminumhavebeeninvestigatedonthecrystalplasticitytheoryofTa

10、ylodBishop’Hillthesis．TheSCYS，sandtheircharacteristicsinface-centeredcubic(fc．c．)metalsfor{111)‘110>slipand{tII}twinninghavebeenanalyzedahdderivedsystematically-Asfar艄budy。。en