孪生诱发塑性（TWIP）钢是一种塑性和吸能性极高的新型合金材料，在航空航天、国防、交通、能源等领域有广泛的应用前景。TWIP钢优异的力学性能来自塑性形变过程中产生的大量孪晶，这些孪晶与位错和晶界的交互作用引起显著的加工硬化，使变形在更广泛的区域内以均匀的方式发展，从而显示出极高的均匀变形率即塑性。目前，TWIP钢存在的最大问题之一是强度偏低，仅为500～650MPa，在某些情况下还不能满足实际应用的要求。因此，进一步提高其强度，获得更高的强塑积，是实际应用面临的关键问题之一，也是本领域目前研究的热点之一。针对这一现状，本文进对组织调控方法及其力学行为的变化进行了研究。通过对晶体形貌、尺寸及组成的综合调整，试图进一步提高TWIP钢的综合力学性能尤其是强度和强塑积。通过对塑性形变过程中孪晶、位错和晶界演化与交互作用及其对晶体组织依赖性的探究，揭示TWIP钢力学行为变化的物理机制，为其组织和性能设计与实际应用提供依据。　　整篇论文由五个章节组成，主要内容如下。　　在第一章中，叙述了TWIP钢的研究现状和发展趋势，对孪生诱发塑性的微观机制、TWIP钢层错能的物理模型、计算方法和影响因素等基础问题进行了介绍，并对TWIP钢的力学性能特点，如高塑性、高吸能性、高稳定性及无磁性等，及其对化学成分、晶粒尺寸和取向等因素的依赖关系进行了分析。　　在第二章中，首先对TWIP钢塑性变形方式与层错能的关系以及合金组成对层错能的影响进行了分析。在此基础上，确定本文研究的TWIP钢主要元素名义成分为（wt.％）:Fe-30Mn-3Al-3Si。根据TEM观测得到的扩展位错宽度计算出该合金层错能约为40mJ/m2，接近孪生变形层错能范围的上限，因此可确保合金塑性变形方式为孪生。此外，本章还简要介绍了本文所用的主要试验方法和原理。　　在第三章中，着重对晶粒尺寸调控方法以及不同组织TWIP钢的力学行为进行了研究。利用冷轧和再结晶的方法，获得了平均晶粒尺寸分别为0.74～35μm的等轴晶组织。力学测试表明，晶粒尺寸减小，强度提高但塑性下降。当晶粒尺寸为16～22μm时，综合力学性能最佳。　　此外，本章还对其它组织调控方法及其机制进行了研究，包括机械合金化制备超细晶组织，严重塑性变形（等通道转角挤压）获得粗细晶混合组织，表面喷丸获得梯度组织，定向凝固+局部塑性+再结晶退火获得柱状晶/等轴晶复合组织等。研究表明，不同晶粒组织的TWIP钢在塑性变形过程中位错、孪晶与晶界的演化规律有很大不同，其力学行为与单一等轴晶材料相比发生了很大变化，其中柱状晶/等轴晶复合组织显示出最理想的综合性能，其最高断后伸长率达100.3％，强塑积达56870MPa·％，远高于所有已报道的结果。　　在第四章中，对在实验中发现的TWIP钢试样尺寸效应进行了深入探究。发现试样厚度低于某一临界值时，其抗拉强度、断后伸长率均随试样厚度较小而明显下降。该临界值与晶粒尺寸密切相关，随晶粒尺寸的减小而减小，表明细晶材料对试样厚度的降低有较高的容忍度。相对于塑性，TWIP钢强度随试样厚度的下降幅度较小，原因为表面晶粒在形变过程中激发的形变孪晶阻碍了位错运动并使晶粒细化，从而使表层得到强化。试样厚度减小引起的TWIP钢尺寸效应，与表面晶粒不同的应变行为以及由此引起的位错和孪晶组态有关。　　在第五章中，针对实验中发现的TWIP钢连续屈服和不连续屈服现象及其与晶粒尺寸的关系，进行了深入的微观观察和理论分析。结果证明，当晶粒尺寸处于某一区间时，在应变初始阶段，位错将在晶界上形核，并在应力作用下在晶粒内部滑移并被对面晶界吸收，此吸收过程伴随着位错的快速回复，故使位错密度下降，引起流变应力曲线上出现上、下屈服点，即呈现不连续的屈服行为。