Q235低碳钢是一种结构钢,在交通运输、建筑、机械等领域有广泛的应用。低碳钢的两个主要的变形机制是滑移与孪生。常温下的低碳钢,在高应变率下变形才能产生形变孪晶。本文通过观察低碳钢在压力为12 GPa的准等熵压缩加载与冲击压缩加载下的形变孪晶,研究了脉冲宽度(应力平台持续时间)和应变率(上升沿斜率)对形变孪晶的影响,以及孪晶的织构和强化效应。实验的冲击脉宽在80-760 ns之间,冲击加载与准等熵加载的上升沿时间分别为30 ns和300 ns。多普勒光纤探针测量系统可测得自由面速度历史,并根据测量结果,计算出应变与应变率。回收样品的微结构信息可以用电子背散射衍射技术表征得到,回收样品的屈服强度可以用材料试验机测量得出。结果与结论如下:在冲击压缩加载下,孪晶密度与孪晶尺寸随着脉宽的增大而增大,直至脉宽达到580ns。若脉宽继续增长,由于偏应力的松弛,孪晶密度的增长将受到阻碍,而孪晶尺寸还会继续增长。在准等熵压缩加载下(脉宽410 ns),孪晶密度与孪晶尺寸远大于相同脉宽但上升沿更窄的冲击压缩加载的响应结果。增加变形时间能抵消应变率与应力的降低对形变孪晶密度的影响。在前人的实验中,准静态压缩对应的预应变会明显抑制孪晶成核。在本文的预加载实验中,冲击加载下的预应变并不会导致孪晶密度的降低。这可能是因为孪晶位错在冲击加载的上升沿就成核了,而准静态低应变率压缩不会形成孪晶位错。孪晶的激发伴随着滑移与孪生。孪生所需的应力集中来源于晶界上堆积的位错和被晶界阻挡的孪晶。应力集中在整个压缩过程中持续增加,从而抵消应变率和应力下降对孪晶形核的影响。在长脉宽下,容易形核孪晶的母相晶粒趋近于<101>-<111>一线,成核的孪晶集中于<001>方向。上述结果符合施密特定律以及孪晶成核的最小切应变的原则。在回收样品中发现了很强的孪晶强化效应,孪晶强化的主要影响因素是孪晶密度而不是孪晶面积分数,孪晶强化符合Hall-Petch经验关系。通过调整冲击加载的参数,从而形成高密度的孪晶,是强化BCC金属的一个有效的方法。