孪生诱导塑性(twinning-induced plasticity,TWIP)钢作为先进高强度钢,因高强度与优异延展性在汽车领域应用潜力巨大.冷轧是提升其强度的关键手段,其变形过程中的微观组织演变、织构变化及变形异质性对性能影响显著,而现有实验手段在动...孪生诱导塑性(twinning-induced plasticity,TWIP)钢作为先进高强度钢,因高强度与优异延展性在汽车领域应用潜力巨大.冷轧是提升其强度的关键手段,其变形过程中的微观组织演变、织构变化及变形异质性对性能影响显著,而现有实验手段在动态追踪、表征等方面存在局限,需借助模拟方法深入探究.因此,本文采用考虑孪生机制的唯象晶体塑性模型开展了TWIP钢冷轧行为仿真,通过引入网格重划分技术有效解决了网格畸变引发的数值失稳问题.晶体塑性模拟所得冷轧过程织构演变规律与实验结果一致,晶体塑性模拟表明,在TWIP钢的冷轧变形过程中,高平均取向差(kernel average misorientation,KAM)区域呈现Goss织构占比较高而Brass和Copper织构占比较低的特征,低KAM值区域则相反.研究进一步发现,轧制过程中晶粒变形程度表现为3种典型模式:晶粒内部变形异质性大导致破碎且取向分散;变形异质性小使晶粒保持完整且内部取向集中;晶粒分裂为若干变形均匀且取向集中的子区域,各区域间取向差异显著并呈现晶粒细化现象.此外,晶粒取向在轧制过程中存在规律性旋转:大部分晶粒向[1,1,1]和[0,0,1]平行于轧制方向旋转,在反极图中最终取向集中分布于[1,1,1]和[0,0,1]两方向连线附近,其中[1,1,1]方向取向最为密集;在平行于轧制厚度方向上,在反极图中晶粒最终取向集中分布于[0,1,1]与[1,1,2]的连线附近.综上,本文通过晶体塑性有限元方法结合网格重划分技术,系统揭示了TWIP钢冷轧过程中变形异质性的动态演化规律,阐明了微观结构(如晶粒取向、织构组分)的演变规律,为理解材料塑性变形与性能调控的关联提供了参考.展开更多
文摘孪生诱导塑性(twinning-induced plasticity,TWIP)钢作为先进高强度钢,因高强度与优异延展性在汽车领域应用潜力巨大.冷轧是提升其强度的关键手段,其变形过程中的微观组织演变、织构变化及变形异质性对性能影响显著,而现有实验手段在动态追踪、表征等方面存在局限,需借助模拟方法深入探究.因此,本文采用考虑孪生机制的唯象晶体塑性模型开展了TWIP钢冷轧行为仿真,通过引入网格重划分技术有效解决了网格畸变引发的数值失稳问题.晶体塑性模拟所得冷轧过程织构演变规律与实验结果一致,晶体塑性模拟表明,在TWIP钢的冷轧变形过程中,高平均取向差(kernel average misorientation,KAM)区域呈现Goss织构占比较高而Brass和Copper织构占比较低的特征,低KAM值区域则相反.研究进一步发现,轧制过程中晶粒变形程度表现为3种典型模式:晶粒内部变形异质性大导致破碎且取向分散;变形异质性小使晶粒保持完整且内部取向集中;晶粒分裂为若干变形均匀且取向集中的子区域,各区域间取向差异显著并呈现晶粒细化现象.此外,晶粒取向在轧制过程中存在规律性旋转:大部分晶粒向[1,1,1]和[0,0,1]平行于轧制方向旋转,在反极图中最终取向集中分布于[1,1,1]和[0,0,1]两方向连线附近,其中[1,1,1]方向取向最为密集;在平行于轧制厚度方向上,在反极图中晶粒最终取向集中分布于[0,1,1]与[1,1,2]的连线附近.综上,本文通过晶体塑性有限元方法结合网格重划分技术,系统揭示了TWIP钢冷轧过程中变形异质性的动态演化规律,阐明了微观结构(如晶粒取向、织构组分)的演变规律,为理解材料塑性变形与性能调控的关联提供了参考.
