孔隙性缺陷是金属材料中常见的一种缺陷,金属中孔隙的萌生、扩展并连结成宏观裂纹缺陷,是导致很多核能、电力、化工工业中构件在加工和使用过程中失效的主要原因之一。因此,研究孔隙性缺陷在一定条件下的萌生、扩展和修复,对发展塑性成形、扩散焊接和粉末烧结等工艺都有重大的指导意义。主要研究内容包括：首先通过基于真实微观结构的,嵌入基体延性损伤断裂、颗粒脆性断裂和界面损伤断裂的有限元模型,研究了第二相粒子对金属材料孔隙性缺陷演变的影响以及复合材料板材轧制过程中的孔隙演变规律。研究表明：对于20%vol. SiCp/Al复合材料,在拉伸变形过程中,孔隙首先在颗粒与基体的界面处萌生,然后在基体和界面处扩展,最后导致材料的断裂。在模拟结果中,可以看到基体断裂、界面脱粘和颗粒断裂三种失效形式同时存在。复合材料中各组分的性质对复合材料的孔隙性缺陷演变有影响。模拟结果表明界面结合强度越高,材料拉伸过程中的生成的孔隙越少。过高强度的第二相粒子使复合材料在拉伸过程中产生较多的孔隙。不同压下量的SiCp/Al复合材料多尺度轧制模拟结果表明,压下量为25%时,变形不均引起的边部拉应力导致了对应区域微观结构的断裂,从而使复合材料板材产生边裂缺陷。其次通过高温拉伸实验研究了热力参数对材料变形行为的影响。研究表明：在800℃～1200℃和0.04-4s-1的应变速率范围内,含1%初始孔隙的316L不锈钢的断口形貌中都存在韧窝。在温度一定时,随着应变速率增大,韧窝变得小而密集；在应变速率一定时,随着变形温度升高,韧窝尺寸变大。断口形貌中大尺寸的韧窝为材料中初始孔隙扩展形成的。基于扩散理论和概率理论,建立了热处理过程中疏松缺陷修复的动力学理论模型,该模型考虑了疏松缺陷孔隙尺寸概率分布。与不考虑孔隙尺寸概率分布模型的计算结果相比,概率模型的计算值与实验结果更接近。通过疏松缺陷修复动力学模型建立了热处理过程中的疏松修复图。利用疏松修复图可以确定疏松缺陷修复的必要温度和时间。基于Kuhn的多孔材料塑性理论,建立了考虑温度影响的单向压缩过程中疏松材料致密化模型。与原有的多孔材料塑性理论模型计算结果相比,考虑温度影响的模型与实验结果吻合较好。通过热处理实验、等温恒应变速率压缩实验和变形后热处理实验,研究了疏松类孔隙性缺陷的修复行为和疏松类孔隙性缺陷对材料变形行为和微观组织的影响。研究表明：高温压缩变形能提高材料孔隙尺寸的均匀性。在变形前期,疏松缺陷通过阻碍位错运动使材料硬化；在变形后期,根据变形温度不同,疏松缺陷通过促进材料的动态再结晶或阻碍晶粒的长大导致材料在高温变形时的软化或硬化现象。疏松修复的驱动力为变形畸变能、残余应力和输入的热量。变形畸变能是等温热处理中疏松修复的主要驱动力。在热处理过程中,晶界和孔隙相互作用,晶粒长大的同时消除了一部分孔隙。根据塑性变形理论、蠕变理论和扩散理论建立了考虑晶粒长大作用的裂纹类孔隙性缺陷修复的动力学理论模型。模型的数值计算结果表明：随着高温过程中晶粒的长大,晶界扩散对裂纹类缺陷修复的作用减少。根据裂纹缺陷修复的动力学模型,建立了裂纹缺陷修复图。利用裂纹缺陷修复图可确定给定裂纹参数下裂纹修复的必要时间和温度。通过裂纹修复的物理模拟实验验证了修复模型的有效性。