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锆及锆合金在核工业的大量应用,使锆合金的开发和研究变得十分重要。随着核反应堆技术的发展,对锆材料的服役性能要求越来越高。由于材料的性能很大程度上决定于其组织结构,而加工过程中的变形机理直接影响着材料的组织结构。锆的塑性变形主要依靠滑移和孪生,而这些变形机制的开启受到很多因素的影响。如原子的排列方式、堆垛层错能、杂质元素、晶粒大小、第二相等内在因素,以及变形温度、加载速率、变形量、加载方式等外部变形条件。本文以具有典型双峰基面织构的退火态商业纯锆板材为研究对象。重点研究轧制温度,初始织构和晶粒大小对锆的轧制变形机理的影响。首先针对初始晶粒尺寸为10μm的纯锆板材分别在室温和液氮温度轧制,其次对初始晶粒尺寸为40μm的纯锆板材在液氮温度轧制。采用金相、ECC、EBSD和XRD对轧制样品的微观组织和织构进行观察,结合孪生面积分数的计算、孪生Schmid因子计算、孪生变体选择规律,分析了初始状态对纯锆板材的轧制变形机理的影响,得到以下结论:1、纯锆在室温轧制时没有孪生产生,而在液氮温度轧制时,{1122}压缩孪生,{1012}和{1121}拉伸孪生很容易激活。并且当初始晶粒尺寸为40μm时,这三种孪生的数量要比初始晶粒尺寸为10μm的时候大很多。2、初始晶粒尺寸分别为10μm和40μm的纯锆在液氮温度轧制时,总的孪生面积分数,{1122}压缩孪生和{1012}拉伸孪生的面积分数随着变形量的增大近似呈线性增加,而{1121}拉伸孪生的面积分数却一直较低。对初始晶粒尺寸为10μm的纯锆轧制样品,孪生主要产生于变形量为10%-20%之间。当初始晶粒尺寸为40μm时,变形量小于5%即有大量孪生产生,且随着变形量增加而增多。3、纯锆在室温轧制时以滑移为主要变形方式。在液氮温度下轧制时,初始晶粒尺寸较小的情况下,小变形量时以滑移为主,变形量继续增大则孪生的作用逐渐增强;初始晶粒尺寸较大的情况下,孪生为主要的变形方式,变形量增大则转变为滑移为主。4、纯锆在室温和液氮温度轧制时,基面织构类型并无明显变化,仍然为双峰基面织构,织构强度逐渐降低。并且在两种温度下轧制时,初始板材的<1120>//RD织构都会转变为<1010>//RD织构,如果初始板材为<1010>//RD织构则保持不变。但不同的是在室温轧制过程中,双峰分布的基面织构会随着变形量的增加逐渐向ND集中,而在液氮温度轧制则保持向TD倾斜30°的双峰分布。5、纯锆液氮温度轧制时,孪生会优先形成于Schmid因子较大的晶粒中,然而{1122}孪生并不仅仅是Schmid因子最大的变体V1出现,所以并不满足Schmid定律。但是出现的孪生变体的Schmid因子都接近于最大的Schmid因子,并且随着变形量增加,Schmid因子越大的孪生变体数量越多。