基于DEFORM-3D的7050铝合金动态再结晶元胞自动机模拟

通过热模拟实验与金相实验建立7050铝合金流变应力模型与动态再结晶的元胞自动机模型(CA模型),该模型综合考虑动态回复、位错密度以及形核率等因素对动态再结晶的影响。应用DEFORM-3D有限元软件模拟7050铝合金自由锻过程与微观组织演变,研究工艺参数与锻件变形程度对微观组织的影响。研究结果表明:变形充分的中心区域先发生动态再结晶,拔长工艺对动态再结晶影响明显,经过拔长可得到均匀细化的组织;经过自由锻工艺后动态再结晶体积分数为40%左右,平均晶粒尺寸为20μm左右。模拟结果与工业实验结果吻合。     

金属热变形中动态再结晶的临界判据

通过对动态再结晶物理过程的分析,利用耗散结构理论,建立了发生动态再结晶的临界判据。提出了不均匀塑性变形和回复是动态和静态再结晶发生的两个必要条件。利用热加工模拟试验机对14MnNb钢的动态再结晶行为进行了实验研究,得到的实验结果和理论计算结果符合较好。     

690合金高温连续变形动态再结晶行为

应用液压机对690合金圆锥试样在3种不同温度下(1100、1140和1180℃)进行连续压缩变形实验,利用光学显微镜和背散射衍射技术研究690合金在热加工过程的动态再结晶行为.研究发现:在连续热压缩变形过程中动态再结晶以三叉晶界形核—原始晶界形核—孪晶形核(孪晶界和孪晶碎化)—晶内形核的顺序发展,而孪晶促进了690合金的再结晶过程.     

Nb-Ti钢高温变形时动态再结晶行为及模型探讨

在热模拟实验上机实验的基础上，对Nb-Ti微合金钢高温变形时动态再结晶行为进行探讨，对该钢种动态再结晶数学模型进行研究。     

SWRH82B钢热变形奥氏体动态再结晶规律及模型研究

通过在Gleeble-1500热,力模拟实验机上的热压缩实验,对SWRH82B钢奥氏体动态再结晶规律进行实验研究,分析了变形条件对其动态再结晶行为的影响.结果表明,变形的温度、变形速率均对SWRH82B钢的动态再结晶有影响.获得了实验钢的动态再结晶激活能及动态再结晶数学模型.     

316LN热变形行为及动态再结晶晶粒的演变规律

采用热压缩试验研究了316LN不锈钢在温度1250℃-900℃,应变速率0．005s^-1～0．5s^-1,变形程度50％条件下的变形行为和组织演变;分析了变形参数对应力-应变曲线的影响规律,计算获得了该钢热变形应力指数和激活能;并通过动态再结晶晶粒演变规律的研究,建立了该钢热变形动态再结晶图,以及动态再结晶晶粒演变规律模型。研究结果可为316LN不锈钢锻造过程晶粒细匀化的控制提供科学的依据。     

不同形核机制下对动态再结晶过程模拟研究

为了研究形核机制对多晶金属材料热加工过程的影响,通过建立动态再结晶的二维元胞自动机模型,模拟了3种形核机制下动态再结晶组织的演化过程,得到了热加工过程中再结晶平均晶粒尺寸的变化规律及生长动力学特征.模拟结果表明,再结晶平均晶粒尺寸的变化规律由形核机制和生长方式共同决定,但稳态时的平均晶粒尺寸只与总的形核数目有关;生长动力学曲线均呈S形,其变化规律符合JMAK理论;Avrami指数的大小取决于晶核的空间分布.     

304L钢热变形过程的力学行为及再结晶组织演变的研究

将304L钢在Gleebl-1500热模拟机上进行压缩试验,热变形温度分别为950℃,1000,1 050,1 100,1 150℃;变形速率为0.005,0.05s-1。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察试样微观组织和位错组态。研究表明,304L不锈钢高温应力-应变曲线表现为典型的动态再结晶特征;随着变形温度的升高及应变速率的减小,动态再结晶百分数增大。动态再结晶优先在原始奥氏体晶界上形成。304L不锈钢变形后的位错形态和位错密度与变形温度、应变速率以及应变量有关,是加工硬化和再结晶综合作用的结果。     

三叉晶界优先形核模型及其动态再结晶仿真

为了实现三叉晶界处动态再结晶优先形核,基于元胞自动机的摩尔邻居,提出一个辨识三叉晶界处元胞的方法和三叉晶界优先形核模型,通过HPS485wf钢动态再结晶过程的元胞自动机仿真检验了该模型的合理性和应用效果.研究结果表明,所提方法和优先形核模型可有效用于动态再结晶过程仿真;与传统模型相比,其仿真结果不仅保持了由传统模型仿真得到的动态再结晶的多轮次演变过程、组织形貌特征、"S型"的动态再结晶面积分数-应变曲线和全程流变应力模拟精度(0.1%),而且能够在所辨识三叉晶界处实现优先形核,更真实地反映了动态再结晶的形核现象.     

奥氏体不锈钢在高温变形过程中的动态再结晶

本文利用热扭转试验方法研究了奥氏体不锈钢的高温变形行为,采用迭加方法,导出了动态再结晶临界应变与峰值应变的关系,并得到了实验的验证.     

T91钢的高温塑性变形及动态再结晶行为

采用Gleeble-1500热模拟试验机进行了T91钢的压缩试验,研究了变形温度为1100～1250℃、应变速率为0.01～1 s-1时该钢的变形行为,分析了流变应力与应变速率和变形温度之间的关系,计算了高温变形时应力指数和变形激活能,并采用Zener-Hollomon参数法构建该钢高温塑性变形的本构关系,绘制了动态再结晶图和热加工图.结果表明:在试验变形条件范围内,其真应力-真应变曲线呈双峰特征;钢中发生了明显的动态再结晶,且再结晶类型属于连续动态再结晶.T91钢的热变形激活能为484 kJ.mol-1,利用加工图确定了热变形的流变失稳区,结合力学性能,可以优先选择的变形温度为1200～1 250℃,应变速率不高于0.1 s-1.     

基于元胞自动机的30CrMo钢动态再结晶组织演变规律研究

根据30CrMo钢的热模拟实验数据,建立了基于动态再结晶物理机制的位错密度、形核率及晶粒长大模型,并采用元胞自动机(CA)方法模拟了30CrMo钢在不同温度及应变速率下的微观组织演变规律。结果显示,通过CA方法模拟得到30CrMo钢的流变应力曲线及平均晶粒尺寸均与实验值吻合较好,所建模型的有效性和准确性得到验证。当应变速率一定时,变形温度越高越利于动态再结晶的充分进行,稳态下晶粒尺寸相对较大;而当变形温度一定时,高应变速率条件下材料的形核率较大,再结晶晶粒较细小。     

珠光体对铁素体动态再结晶的影响

利用Gleeble 1500热模拟实验机进行单轴压缩实验,研究了工业纯铁和两种不同含碳量的低碳钢在700℃、不同应变速率条件下的热变形行为.实验结果表明,变形组织中的珠光体对铁素体动态再结晶行为具有重要影响,即增加钢中珠光体含量,可以促进铁素体动态再结晶过程的发生和发展,使得可以发生铁素体动态再结晶的应变速率范围变宽.     

1420铝锂合金的温压变形及动态再结晶行为

采用金相、扫描电镜及背反射电子衍射等检测手段，对1420铝锂合金在温压变形时不同变形量的微观组织与织构进行研究。结果表明：在350℃及较高的应变速率ε=6．93s^-1。的变形条件下，1420铝锂合金在变形量为90％时出现粒径d〈5μm的大量细晶组织，发生了动态再结晶；立方取向晶粒的形核与长大均不占优势，再结晶晶粒表现为强烈的形变取向。为此，提出了一种新的粒子激发形核与亚晶倾转形核长大的混合再结晶模式。     

Dynamic recrystallization of electroformed copper liners of shaped charges in high-strain-rate plastic deformation

The microstructures in the electroformed copper liners of shaped charges after high-strain-rate plastic deformation were investigated by transmission electron microscopy (TEM). Meanwhile, the orientation distribution of the grains in the recovered slug was examined by the electron backscattering Kikuchi pattern (EBSP) technique. EBSP analysis illustrated that unlike the as-formed electroformed copper linersof shaped charges the grain orientations in the recovered slug are distributed along randomly all the directions after undergoing heavily strain deformation at high-strain rate. Optical microscopy shows a typical recrystallization structure, and TEM examination reveals dislocation cells existed in the thin foil specimen. These results indicate that dynamic recovery and recrystallization occur during this plastic deformation process, and the associated deformation temperature is considered to be higher than 0.6 times the melting point of copper.     

Effect of compression direction on the dynamic recrystallization behavior of continuous columnar-grained CuNi10Fe1Mn alloy

The dynamic recrystallization (DRX) behavior of continuous columnar-grained (CCG) CuNi10Fe1Mn alloy was investigated by hot compression along the solidification direction (SD) and perpendicular to the solidification direction (PD). Specimens were compressed to a true strain of 0.8 at temperatures ranging from 25℃ to 900℃ and strain rates ranging from 0.01 to 10 s-1. The results indicate that DRX nucleation at grain boundaries (GBs) and DRX nucleation at slip bands (SBs) are the two main nucleation modes. For SD specimens, C-shaped bending and zig-zagging of the GBs occurred during hot compression, which made DRX nucleation at the GBs easier than that at the SBs. When lnZ ≤ 37.4 (Z is the Zener–Hollomon parameter), DRX can occur in SD specimens with a critical temperature for the DRX onset of ~650℃ and a thermal activated energy (Q) of 313.5 kJ·mol-1. In contrast, in PD specimens, the GBs remained straight, and DRX nucleation occurred preferentially at the SBs. For PD specimens, the critical temperature is about 700℃, Q is 351.7 kJ·mol-1, and the occurrence condition of DRX is lnZ ≤ 40.1. The zig-zagging of GB morphology can significantly reduce the nucleation energy at the GBs; as a result, DRX nucleation occurs more easily in SD specimens than in PD specimens.     

Q345B钢动态再结晶动力学模型研究

在Gleeble 1500热模拟机上进行Q345B钢单道次压缩变形实验,得到其真应力-真应变曲线,结合加工硬化率曲线,确定了Q345B钢动态再结晶临界应变εC、峰值应变εP和稳态应变εS。根据实验结果得到Zener-Hollomon方程和动态再结晶状态图,利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程法得到再结晶体积分数实际值,采用3种不同的再结晶体积分数预报模型对实验数据进行回归,并对再结晶体积分数实测值和预报值进行对比。结果表明,Epsilon-S/Epsilon-C模型精度最高,Epsilon-S模型精度次之,Epsilon-P模型精度最差。     

含铌微合金钢的再结晶组织演化模拟

建立了热轧时流变应力、回复、再结晶及析出的物理冶金模型,用于计算轧制时位错密度变化、再结晶形核、再结晶晶粒长大以及粒子析出等. 结果表明,模型对含铌微合金钢在不同的热轧形变条件下模拟结果与实验值符合较好,可以有效预测在不同热轧形变条件下的再结晶体积分数与再结晶晶粒大小. 模型包含基本冶金现象的描述,原则上通过调整材料基本参数,可以运用于不同的钢种.     

316L不锈钢动态再结晶行为

在Gleeble-1500热模拟试验机上, 通过高温压缩实验对316L不锈钢的动态再结晶行为进行了系统研究. 结果表明:316L不锈钢热变形加工硬化倾向性较大, 在真应力应变曲线上没有出现明显的应力峰值σ_p;316L不锈钢在热变形过程中发生了动态再结晶, 但只是在局部区域观察到了动态再结晶晶粒. 对动态再结晶的实验数据进行拟合, 得到316L不锈钢的热激活能和热变形方程, 并给出了发生动态再结晶的临界应变和临界应力以及Zener-Hollomon参数和稳态应力的关系.