基于VPSC 8.0的密排六方金屬Zr的塑性變形過程模擬


本期將繼續介紹粘塑性自洽模型在金屬變形過程的應用。如下,采用的是鋯Zr合金作為研究材料,變形工藝為室溫壓縮至應變為1.0,模型采用VPSC8.0進行計算,分別獲得了變形后的極圖、滑移激活以及位錯密度等數據??梢园l現,原始材料的合金取向趨向于<0001>//Z方向的基面纖維織構,當材料經過室溫大變形后,已經不在是典型的織構,不過根據反極圖來看,主要為(10-11)<11-20>織構等。

基于VPSC 8.0的密排六方金屬Zr的塑性變形過程模擬的圖1

基于VPSC 8.0的密排六方金屬Zr的塑性變形過程模擬的圖2

基于VPSC 8.0的密排六方金屬Zr的塑性變形過程模擬的圖3

密排六方金屬由于需要孿晶進行協調變形,下圖給出了4個滑移/孿生系的激活比例,mode1到mode4分別對應Prismatic <a>、Pyramidal <c+a>、Tensile Twin {10-12}和Compressive Twin {11-22},可以看到,整個變形過程中Prismatic <a>和Pyramidal <c+a>滑移占據主導地位,不過Prismatic <a>滑移的比例逐漸降低然后緩慢增加,而Tensile Twin {10-12}一開始逐漸增加隨后降低至較小值后趨于不變,整個過程Compressive Twin {11-22}極少被激活。右側圖片中Twin表示為一次孿晶,Twin2為二次孿晶,可以看到,整個變形過程主要出現一次孿生。

基于VPSC 8.0的密排六方金屬Zr的塑性變形過程模擬的圖4  基于VPSC 8.0的密排六方金屬Zr的塑性變形過程模擬的圖5

下圖為變形過程中Prismatic <a>和Pyramidal <c+a>滑移產生的位錯密度以及總的位錯密度變化,可以看到Pyramidal <c+a>滑移產生的位錯密度與總的位錯密度基本相當,也側面反應出該滑移激活對于整個塑性變形的貢獻極大,此外,在變形初期由于孿生的誘發,導致初期的位錯密度增殖速率較慢。右側為變形過程中的Lankford值隨RD到TD之間不同角度的變化,可以看到,在接近RD和TD處的Lankford值均較小,最大值處于25&deg;附近。

基于VPSC 8.0的密排六方金屬Zr的塑性變形過程模擬的圖6 基于VPSC 8.0的密排六方金屬Zr的塑性變形過程模擬的圖7

寫在最后:VPSC8在VPSC7的基礎上改進了許多模型及語法,對多晶體的塑性變形過程模擬更為精確,應用更為廣泛,并且其收斂性更強,更有利于大尺寸材料的塑性變形模擬。

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