【摘 要】
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密排六方系金属具有比强度和比刚度高、导电导热性好等特点,近年来由密排六方系金属与其它金属复合而成的多层层状金属复合材料受到人们的瞩目。金属层状复合体在服役过程中常需承受大应变载荷,这对其力学性能提出了很高的要求。为了设计和开发高强韧性密排六方系金属层状复合材料,为材料的安全服役提供理论指导,对这类材料微观塑性变形机制的理论研究具有重要的意义。本论文采用晶体塑性有限元方法确定了纯Ti的材料参数,分析
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密排六方系金属具有比强度和比刚度高、导电导热性好等特点,近年来由密排六方系金属与其它金属复合而成的多层层状金属复合材料受到人们的瞩目。金属层状复合体在服役过程中常需承受大应变载荷,这对其力学性能提出了很高的要求。为了设计和开发高强韧性密排六方系金属层状复合材料,为材料的安全服役提供理论指导,对这类材料微观塑性变形机制的理论研究具有重要的意义。本论文采用晶体塑性有限元方法确定了纯Ti的材料参数,分析了主要参数对纯金属力学行为的影响。以此为基础,模拟了 Copper取向和Goss取向纯 Cu、（1010）[2110]、（1120）[0001]、（1120）[1010]、（0113）[2110]和无择优取向纯Ti以及由异种金属组合而成的10种Cu/Ti金属层状复合体的塑性变形过程。通过分析其等效真应力-真应变曲线、形变系统的开动情况和等效真应变、剪切带系统的剪切率、等效真应力和晶体旋转角度分布情况,明确了各金属层状体复合材料的微观形变机制。此外,对Cu/Ti金属层状复合与单相纯Ti和纯Cu塑性变形机制的差异进行了讨论,并分析了初始晶体取向对纯Ti和纯Cu塑性变形机制的影响以及Cu相和Ti相初始取向的不同对Cu/Ti复合材料塑性变形机制的影响。主要得到以下结论:纯Ti和纯Cu的塑性变形机制极大地依赖于初始晶体取向。（0113）[2110]和无择优取向纯Ti、Copper取向的纯Cu在平面应变压缩载荷下可以识别出剪切带系统开动。（1010）[2110]、（1120）[1010]和（1120）[0001]取向的纯 Ti、Goss 取向纯Cu中则未识别到。Copper取向纯Cu平面应变压缩载荷下压下率为20%时,剪切带已贯穿整个材料,相界面处开始出现应变集中。当压下率为40%时,应变集中已贯穿整个材料且剪切带区域发生了大角度的晶体旋转。随着压下率的增加,更多的剪切带变形机制开动。剪切带系统开动使带内发生应变集中,是导致晶体发生大角度旋转的根本原因。各种取向组合Cu/Ti层状复合体中的等效真应力均呈现非均匀分布,为了使得材料中两相之间的应变相互协调,Cu相的等效真应力远小于Ti相。Cu相的初始取向对与之毗邻的Ti相的微观形变机制有重要影响。Ti为（1010）[2110]取向,Cu为Copper取向时,Ti相内的等效真应力和等效真应变分布不均匀,有较大的晶体旋转角度,相界面略微倾斜;而Cu为Goss取向时,Ti相中的等效真应力和等效真应变分布均匀,未观察到大角度晶体旋转,相界面平直。当Ti为（0113）[2110]取向时可以得出相同的结论。Ti相的初始取向对与之毗邻的Cu相的微观形变机制亦有重要影响。当Cu为Goss取向,Ti为（1120）[0001]取向时,Cu相中等效真应变和等效真应力分布均匀,没有识别出剪切带系统的开动。Ti相为（0113）[2110]或无择优取向时,可以识别出剪切带系统开动,Ti相颈缩,显著的应变集中可延伸到Cu相中。
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