商业纯钛在平面应变压缩下孪晶变异选择的力学起源 让-塞巴斯蒂安·勒孔特（Jean-Sébastien Lecomte）、 梅兰·图尔奈（Mélaine Tournay）、 艾米莉·雷米（émilie Rémy）、 张玉东（Yudong Zhang）、 埃里克·弗勒里（éric Fleury） 以及 克里斯托夫·舒曼（Christophe Schuman）

《Metals》：Mechanical Origin of Twinning Variant Selection in Commercially Pure Titanium Under Plane Strain Compression Jean-Sébastien Lecomte, Mélaine Tournay, émilie Rémy, Yudong Zhang, éric Fleury and Christophe Schuman

　　

摘要

在六方密排（HCP）金属中，变形机制的选择受到晶体取向和宏观变形约束的强烈影响。在商业纯钛中，受约束载荷条件下的塑性变形涉及位错滑移和变形孪生之间的复杂相互作用，这两种现象的激活不能完全用经典的基于应力的标准来描述。本研究通过实验探讨了商业纯钛在平面应变压缩作用下的滑移和孪生变体选择的力学机制。平面应变压缩作为一种典型的载荷条件，代表了板材成形过程中遇到的受约束变形路径。通过结合原位电子背散射衍射、滑移轨迹分析和孪生变体分析，识别了晶粒尺度上的活性变形机制。计算得到的剪应力表明，基于应力的标准为滑移和孪生系统的激活提供了必要的一阶条件。虽然Schmid因子能够合理预测部分观察到的滑移活动，但它无法唯一确定活性孪生变体的选择。运动学分析揭示，孪生变体的选择受到孪生引起的变形与平面应变压缩所施加的宏观应变约束之间的兼容性的控制。只有那些能够沿载荷轴发生压缩变形、沿自由平面方向发生伸长变形，并且在受约束的平面方向上产生最小应变的孪生变体才会被优先激活。这些结果表明，在受约束载荷条件下，HCP钛的变形机制选择是剪应力和运动学兼容性共同作用的结果。所提出的框架为解释变形引起的织构演变提供了物理基础，并为开发考虑复杂应变路径下孪生的晶体塑性模型提供了明确的思路。