65锰钢板TWIP钢能够充分发挥孪生相变诱发塑性(TWinning/TRansformationInducedPlasticity,TWIP/TRIP)效应,为解决增强增塑的矛盾指明了方向。该钢是依靠滑移、孪生和马氏体相变多机制耦合诱发塑性,掌握细观多机制耦合机理及TWIP与TRIP效应协调实现高强高塑是亟需解决的问题之一。本文建立了考虑TWIP与TRIP效应的晶体塑性本构模型,系统研究了细观多机制竞争和耦合及其对宏观增强、增塑的影响规律,拓展应用于微拉深制耳演化过程。本文的主要研究工作如下:以典型Fe-Mn-Si-Al系高锰TWIP钢为研究对象进行了宏微观实验,研究揭示了塑性变形中孪生演化过程并确定了孪晶片层在大角度晶界处形核。通过分析变形织构组分的稳定性,表明孪生对铜型与黄铜型织构影响较大。针对TWIP与TRIP效应协调作用机制,建立了耦合滑移、孪生和马氏体相变的晶体塑性本构模型。该模型考虑马氏体晶体结构、形态对其动力学进行了描述,并加权耦合至塑性速度梯度;引入马氏体相变驱动力判断相变系的***,马氏体相变体积分数演化描述相变的流动法则。该模型较好地反映了TWIP与TRIP效应作用下应变硬化行为。揭示了高锰TWIP钢塑性变形中是以马氏体相变为主导的硬化模式;相变和孪生依次诱发应力陡降。针对TWIP效应易于诱发大塑性变形的特点,建立了嵌入阶段式硬化拓展法则的耦合滑移和孪生的晶体塑性本构模型。该模型的滑移阻力演化对初始硬化、硬化陡降和二次滑移硬化三阶段进行描述。较好地再现了TWIP效应作用下阶段式硬化行为。基于该模型研究揭示了滑移和孪生***量主导初始硬化;孪晶体积分数饱和值导致应力陡降;孪晶区滑移系再次***诱发二次硬化。针对微尺度晶粒及几何尺寸影响塑性滑移的机制,将尺寸度量因子与滑移阻力关联引入耦合滑移和孪生的晶体塑性本构模型,提出了适用于板材微成形的耦合尺寸效应的模型。应用于分析典型高锰TWIP钢微拉深过程制耳演化的尺寸效应和取向效应。结果表明,制耳轮廓显著性与尺寸度量因子成正相关;制耳高度受高斯型取向影响***大;制耳轮廓对称分布是由滑移系的对称***导致。高速与重载是当今世界铁路的两大发展趋势,而要实现高速和重载,必须建设跨区间超长无缝线路。本文在查阅大量国内外文献的基础上,运用光镜、透射电镜和扫描电镜等金相试验手段和拉伸、冲击、显微硬度等力学性能试验,对高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的显微***形态、硬度分布和力学性能进行了研究和分析。其研究成果为我国实现高锰钢辙又与钢轨的无缝连接提供了一定的理论依据,具有十分重要的实际工程意义。试验结果表明:闪光对焊接头ZGMn13高锰钢侧热影响区***为单一的奥氏体***,没有碳化物析出,其晶粒度明显小于母材;U71Mn钢轨侧过热区***为晶粒较粗大的珠光体和少量铁素体,正火区为晶粒细小的珠光体***,有些地方还有少量晶粒更加细小的索氏体***。高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的硬度分布:钢轨侧硬度较高,但热影响区硬度分布波动较大,正火区硬度较高,过热区和不完全重结晶区的硬度偏低;高锰钢侧硬度较低,分布较均匀;轨底堆焊层硬度介于高锰钢侧硬度值和钢轨侧硬度值之间。高锰钢辙叉与钢轨闪光对焊接头的抗拉强度达钢轨母材的60%左右;冲击韧性值也在钢轨母材冲击值的60%以上,其接头力学性能接近或达到了国外加过渡层闪光对焊接头力学性能的水平。断口扫描显示闪光对焊接头拉伸和冲击试验断口为解理+准解理,以准解理为主,具有良好的塑性和冲击韧性。)