1 前言
对工业纯钛施加多轴锻造及冷轧加工，可获得具有强织构的钛材，其在RD（轧制方向）拉伸与TD（横向）拉伸时呈现出显著的力学各向异性。试验表明，轧制方向拉伸时{11-22}压缩孪晶优先形成，而横向拉伸时{10-12}拉伸孪晶优先形成，这表明变形孪晶的产生及其密度与力学性能密切相关。然而，孪晶的形成究竟通过何种机制影响力学各向异性，至今尚未完全阐明。
本研究采用分子动力学（MD）方法，构建了反映实际织构的多晶模型，系统地考察了织构与变形孪晶对力学各向异性的影响。针对织构的影响，基于各滑移系的Schmid因子及各滑移系中位错密度的分布进行分析；针对变形孪晶的影响，则对分别导入1-4个{11-22}或{10-12}孪晶的多晶模型实施拉伸变形分析，明确了孪晶区域增加量与强化效果之间的关系。此外，基于晶体塑性理论引入“滑移传播阻力”的概念，用以评估母相中的位错穿过孪晶时所受的阻力，进而阐明变形孪晶的存在及其密度对力学响应的影响。
2 解析方法
解析采用基于试验观测织构构建的多晶模型，该模型由8个晶粒组成，相邻晶界间底面法线方向相差约80度，各晶粒粒径为40nm。对模型分别沿轧制方向和横向方向施加预载荷，在各晶粒内引入晶格位错。首先，为评估织构的影响，对上述多晶模型分别进行轧制方向和横向方向的拉伸变形分析；其次，为评估变形孪晶的影响，在1-4个晶粒中分别导入{10-12}拉伸孪晶或{11-22}压缩孪晶，并对含孪晶的模型实施同样的拉伸变形分析。
3 结果与讨论
首先，所有模型的应力-应变曲线均表明：横向方向的屈服应力高于轧制方向，而轧制方向表现出更显著的加工硬化。该趋势与试验结果吻合良好。
从Schmid因子的角度评估织构影响时发现：在全部24种滑移系（包括基面、柱面、锥面上的位错及 位错）中，Schmid因子排名前五者的平均值在横向方向更低；同时，锥面 位错密度在轧制方向更高，其与 位错之间的相互作用被认为是轧制方向产生较高加工硬化的原因。
