基于VPSC 8.0的密排六方金属Zr的塑性变形过程模拟

本期将继续介绍粘塑性自洽模型在金属变形过程的应用。如下，采用的是锆Zr合金作为研究材料，变形工艺为室温压缩至应变为1.0，模型采用VPSC8.0进行计算，分别获得了变形后的极图、滑移激活以及位错密度等数据。可以发现，原始材料的合金取向趋向于<0001>//Z方向的基面纤维织构，当材料经过室温大变形后，已经不在是典型的织构，不过根据反极图来看，主要为(10-11)<11-20>织构等。

密排六方金属由于需要孪晶进行协调变形，下图给出了4个滑移/孪生系的激活比例，mode1到mode4分别对应Prismatic <a>、Pyramidal <c+a>、Tensile Twin {10-12}和Compressive Twin {11-22}，可以看到，整个变形过程中Prismatic <a>和Pyramidal <c+a>滑移占据主导地位，不过Prismatic <a>滑移的比例逐渐降低然后缓慢增加，而Tensile Twin {10-12}一开始逐渐增加随后降低至较小值后趋于不变，整个过程Compressive Twin {11-22}极少被激活。右侧图片中Twin表示为一次孪晶，Twin2为二次孪晶，可以看到，整个变形过程主要出现一次孪生。

 

下图为变形过程中Prismatic <a>和Pyramidal <c+a>滑移产生的位错密度以及总的位错密度变化，可以看到Pyramidal <c+a>滑移产生的位错密度与总的位错密度基本相当，也侧面反应出该滑移激活对于整个塑性变形的贡献极大，此外，在变形初期由于孪生的诱发，导致初期的位错密度增殖速率较慢。右侧为变形过程中的Lankford值随RD到TD之间不同角度的变化，可以看到，在接近RD和TD处的Lankford值均较小，最大值处于25&deg;附近。

写在最后：VPSC8在VPSC7的基础上改进了许多模型及语法，对多晶体的塑性变形过程模拟更为精确，应用更为广泛，并且其收敛性更强，更有利于大尺寸材料的塑性变形模拟。

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