我校冶金工程学院微纳组织与力学研究所在国际权威期刊发表异质变形损伤领域最新研究成果

近日，我校冶金工程学院微纳组织与力学研究所张文彬博士后和夏文真教授在国际顶级期刊（《International Journal of Plasticity》（中科院一区Top期刊，IF9.4）上发表了关于异质变形损伤领域的最新研究成果。我校为论文第一单位，冶金工程学院张文彬博士后为第一作者，燕山大学陈雷教授和夏文真教授为共同通讯作者。

研究聚焦于Mn-N合金化双相不锈钢，通过降低镍含量并有效利用相变诱导塑性（TRIP），显著提升了材料在变形过程中的塑性和强度。这种新型的TRIP型双相不锈钢（TDSS）有望克服传统双相不锈钢成形时面临的塑性不足、硬化能力低等问题，成为一种极具发展潜力且成本效益高的高性能结构材料。然而，由于钢中存在三相（即残余奥氏体、铁素体以及马氏体）混合形成的复杂微观结构，导致不均匀性的变形行为及其相关损伤机制变得尤为复杂。因此，深入理解不同类型界面（包括铁素体/奥氏体、铁素体/马氏体、奥氏体/马氏体的相界及各相内部的晶界）上的损伤演化规律对于预测其他两相或多相材料的成形性能具有重要意义。

（基于滑移传递参数构建界面损伤模型）

（微裂纹分布特征及各类微裂纹统计规律）

（损伤演化过程规律）

（断口特征及损伤致断裂机制）

本研究对经历高达55%工程应变后的TRIP型双相不锈钢进行了微裂纹特性分析，并总结了各类界面处微裂纹分布的特点。为了定量描述相间或晶间多滑移变形的异质性，采用晶体塑性有限元法(CPFEM)来计算滑移系统的塑性速度梯度张量及滑移率，建立了变形协调参数和晶间滑移传递参数。基于Luster-Morris参数(m)，并结合考虑了激活滑移系统中的多滑移行为与具体滑移率等因素，创新性地提出了一个新的滑移传递参数用以表征界面处的滑移传递特性。基于此新定义的滑移传递参数构建了一个界面损伤模型，研究揭示了变形异质性与损伤之间的关联机理，并为微裂纹萌生与扩展提供了判据。研究成果丰富了多相亚稳态材料损伤理论体系，为这类高性能低成本新材料的应用开发奠定了技术基础。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2024.104209

（撰稿：张文彬 审核：龙红明 张苒 黄敏）

标签：损伤  参数  塑性