孪生诱发塑性钢，即Twinning-Induced Plasticity(TWIP)钢，具有单相奥氏体结构，其在变形过程中会形成大量的形变孪晶，对晶粒进行分割，表现出动态的Hall-Petch效应，可极大提高金属材料的加工硬化能力，并具有较高的均匀延伸率和抗拉强度，因而具有潜在的工业应用价值。本文根据TWIP钢的变形特点，选择了间隙型Fe-Mn-C-(Al)和置换型Fe-Mn-Si-Al两类典型TWIP钢进行研究。采取拉伸和疲劳裂纹扩展实验为方法，系统地研究了层错能和动态应变时效对两种TWIP钢加工硬化率、应变速率敏感性、变形温度敏感性和疲劳裂纹扩展速率的影响，进一步揭示Fe-Mn-C-(Al)和Fe-Mn-Si-Al两类TWIP钢的变形机制，为优化TWIP钢性能和实现工业应用提供实验证据和理论指导。论文主要研究结果如下:　　(1)通过原位和准原位拉伸实验，发现Fe-22Mn-0.6C（wt.％）TWIP钢中随Al元素的加入，层错能增加，孪生能力和加工硬化率随之减弱。相比于一次孪生，二次孪生对TWIP钢加工硬化能力的贡献更突出。基于DIC技术测量的单个晶粒的应变值，首次提出了单个晶粒内部孪晶线密度（即孪晶分数）和孪晶贡献塑性程度的计算方法。计算结果表明，形变孪晶在变形初期(ε＜3％)贡献了大部分应变，但是随应变量增加，形变孪晶贡献的塑性逐渐降低。　　(2)在10-4 s-1到100 s-1应变速率范围内，对Fe-22Mn-0.6C-(0，1.5，3，6)Al和Fe-30Mn-3Si-3Al TWIP钢进行拉伸实验，结果发现Fe-22Mn-0.6C TWIP钢的流变应力和抗拉强度均随应变速率增加而降低，表现出负的应变速率敏感性。通过组织观察发现，该TWIP钢的孪晶晶粒分数也随应变速率的增加而降低，并且其动态应变时效也随应变速率的增加而被抑制。通过在Fe-22Mn-0.6C TWIP钢中加入Al元素，或者采用Fe-30Mn-3Si-3Al TWIP钢，可以有效抑制或消除动态应变时效的影响，进而使TWIP钢的应变速率敏感性转变为正值。　　(3)在293 K到443 K温度范围内，对Fe-22Mn-(0.6，1.0)C和Fe-30Mn-3Si-4AlTWIP钢进行变温拉伸实验。实验结果发现:虽然Fe-22Mn-(0.6，1.0)C TWIP钢的流变应力随温度的升高稍有下降，但其抗拉强度和均匀延伸率均有提升。而对于Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP钢，其流变应力、抗拉强度和均匀延伸率均随变形温度的升高而急剧降低。此外，Fe-22Mn-(0.6，1.0)C TWIP钢中的动态应变时效随变形温度的升高而保持稳定，而Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP钢在整个变形温度范围内都没有观察到动态应变时效现象。通过组织观察发现，Fe-22Mn-(0.6，1.0)C TWIP的孪生行为在不同变形温度下表现稳定，Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP钢的孪生能力随温度升高而急剧降低。因此，Fe-22Mn-(0.6，1.0)C和Fe-30Mn-3Si-4Al TWIP钢的加工硬化能力随变形温度的升高分别表现出稳定和减弱的趋势。　　(4)对Fe-22Mn-0.6C-(0，3)Al TWIP钢进行疲劳裂纹扩展实验，发现Al元素的加入可以抑制疲劳裂纹的扩展速率。此外，通过观察发现Fe-22Mn-0.6C-(0，3)Al TWIP钢均表现出强烈的裂纹闭合效应，裂纹表面粗糙度诱发裂纹闭合效应和裂纹尖端塑性诱发闭合效应分别是主要和其次影响因素。在随后的低周疲劳实验中，Fe-22Mn-0.6CTWIP钢在疲劳过程中会形成大量形变孪晶，使其具有强烈的动态硬化现象。而对于Fe-22Mn-0.6C-3Al TWIP钢，由于Al元素的加入抑制了孪生能力，其动态硬化现象要明显弱于Fe-22Mn-0.6C TWIP钢。