300M钢成形过程动态再结晶的元胞自动机模拟
发布时间：2021-04-16 09:13
300M钢在航空航天领域内被广泛用于制造各种关键结构件,国内外学者对其微观组织演变开展了大量的实验和理论研究,取得了众多成果。但是,这些研究大多集中在建立基于实验数据的数学模型或基于物理化学机制的理论模型,对热变形过程中微观组织形貌及演变过程的研究较少,而成形过程中的微观组织演变对控制工件性能有着重要作用。从晶粒演化的角度深入探讨高强钢微观组织演变机制,从而建立微观组织演变模型,实现对高强钢微观组织演变过程的精确模拟,对高强钢微观组织控制具有重要意义。因此,本文基于元胞自动机方法模拟300M钢在不同变形条件下的微观组织演变过程,对模拟结果进行分析讨论,并结合实验数据对比验证。首先,在Gleeble试验机上开展了300M钢等温压缩实验,得到300M钢在应变速率为0.0110s-1和变形温度为10501150℃条件下的应力应变曲线。基于实验数据和回归分析方法,建立了300M钢的高温流变应力模型,提取出建立元胞自动机模型所需的材料参数。然后,结合晶粒长大过程中热激活理论、晶界曲率驱动机制和能量耗散理论建立了300M钢保温过程晶...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
00M钢奥氏体晶粒尺寸等值线图
寸以及晶粒边数的变化。Geiger 等[37]将热力学机制引入到元胞自动机模型中，假定系统元胞具有热力学能，并且能量满足 Maxwell-Boltzmann 分布，而晶界能主要取决于相邻晶粒之间的取向差，系统讨论了温度、晶粒取向差、激活能以及晶界能对晶粒长大的影响。Yu 等[38]利用元胞自动机对晶粒的异常长大开展研究，模拟结果与实验数据相符。Ye 等[39]在元胞自动机模型中引入局部过渡函数，建立了奥氏体晶粒异常长大的三维模型，模型考虑了能量各异性以及晶界流动性，有利于加深理解晶粒异常长大。He 等[40, 41]使用基于最低能量原理的元胞自动机模型研究晶粒长大过程，模型设定元胞将向降至系统能量的方向转变。模拟结果显示晶粒长大动力学满足 Burke 方程，并且生长指数为 2。Raghavan 等[42]在 CA 模型中用高度函数来计算曲率，模拟晶粒长大更加精准。Wang 等[43]则通过 CA 模型研究了不同边数的晶粒在长大过程的变化，四边形晶粒逐渐缩小，如图所示。
图 1.3 在不同尺寸第二相粒子条件下的微观组织[46]王浩等[47]在模拟退火算法的基础上加入能量起伏概率性机制，建立了模拟的 CA 模型，并用其模拟了等温退火条件下的晶粒长大。李旭等[48]则利用研究了晶界迁移率即晶界能各向异性对于晶粒长大的影响，研究发现各向下的晶粒长大速率较各向同性时的慢，相对晶粒尺寸分布也偏离了正太分比起晶界迁移率，晶界能各向异性对晶粒生长的影响更大。Davies 等[49]研究了不同邻居类型对晶粒再结晶过程的影响，研究结果显示mann 邻居类型和 Moore 邻居类型对 JMAK 方程的时间常数没有影响，模型模拟了 AA1050 的静态再结晶，模拟结果与实验数据相吻合。Ding 等[50]将 CA 模型用来模拟热加工过程中的动态再结晶，将动态再结晶理引入到 CA 模型之中。假定组织内晶粒初始位错密度相同，且形核只发
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr12MoV钢动态再结晶过程的元胞自动机模拟[J]. 陈森林,廖敦明,滕子浩,陈涛. 中南大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]300M钢奥氏体晶粒等温长大模型[J]. 洪橙,陈荣创,郑志镇,李建军,李蓬川. 塑性工程学报. 2018(01)
[3]基于元胞自动机的Haynes230动态再结晶组织演变[J]. 朱宁远,夏琴香,程秀全. 中南大学学报(自然科学版). 2017(09)
[4]基于CA法的高温合金IN690管材挤压变形动态再结晶组织演变规律研究[J]. 王忠堂,户金科,王羚伊. 稀有金属材料与工程. 2017(09)
[5]基于L-J位错密度模型及CA法的45Cr4NiMoV合金动态再结晶行为[J]. 陈学文,张亚东,王纳纳,周旭东. 材料热处理学报. 2017(07)
[6]300 M高强钢高温流变行为及本构方程[J]. 章晓婷,黄亮,李建军,张轩越,曾嵘,李蓬川. 中南大学学报(自然科学版). 2017(06)
[7]晶粒生长的双区域动力学蒙特卡洛模拟[J]. 张平,李建华,李洪林. 华东理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]300M高强钢的热变形本构关系研究[J]. 杜敬霞,李洪波,张艳姝,莫安军. 锻压技术. 2014(08)
[9]300M高强钢亚动态再结晶行为[J]. 张艳姝,孙燕,杜敬霞. 材料热处理学报. 2014(08)
[10]基于Matlab的300M钢奥氏体晶粒的长大规律[J]. 温余远,鲁世强,刘俊伟,刘大博,刘天琦. 材料热处理学报. 2012(09)
博士论文
[1]基于元胞自动机法的316LN不锈钢动态再结晶组织预测[D]. 季海鹏.燕山大学 2013
[2]二相粒子材料动态再结晶行为的元胞自动机模型及其模拟研究[D]. 禹宝军.山东大学 2012
[3]热锻非连续变形过程微观组织演变的元胞自动机模拟[D]. 陈飞.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]7085铝合金热变形组织演变的数值模拟与实验研究[D]. 张杰.北京有色金属研究总院 2018
[2]大型轧辊用钢Cr5动态再结晶行为及元胞自动机法研究[D]. 张亚东.河南科技大学 2017
[3]300M高强钢加热晶粒尺寸演变研究[D]. 洪橙.华中科技大学 2017
[4]Cr12MoV钢动态再结晶过程的元胞自动机模拟[D]. 陈森林.华中科技大学 2017
[5]TC4-DT钛合金热变形行为及显微组织演变的模拟研究[D]. 刘诚.南昌航空大学 2015
[6]300M超高强钢高温本构模型的研究[D]. 石旭.哈尔滨理工大学 2015
[7]晶粒长大微观组织演化过程的元胞自动机模拟[D]. 王浩.太原理工大学 2014
[8]300M钢的热态变形特性及其动态再结晶模型研究[D]. 刘凯.南昌航空大学 2012
[9]7050铝合金锻造过程动态再结晶元胞自动机模拟[D]. 黄始全.中南大学 2009
本文编号：3141153
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：93 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
00M钢奥氏体晶粒尺寸等值线图
寸以及晶粒边数的变化。Geiger 等[37]将热力学机制引入到元胞自动机模型中，假定系统元胞具有热力学能，并且能量满足 Maxwell-Boltzmann 分布，而晶界能主要取决于相邻晶粒之间的取向差，系统讨论了温度、晶粒取向差、激活能以及晶界能对晶粒长大的影响。Yu 等[38]利用元胞自动机对晶粒的异常长大开展研究，模拟结果与实验数据相符。Ye 等[39]在元胞自动机模型中引入局部过渡函数，建立了奥氏体晶粒异常长大的三维模型，模型考虑了能量各异性以及晶界流动性，有利于加深理解晶粒异常长大。He 等[40, 41]使用基于最低能量原理的元胞自动机模型研究晶粒长大过程，模型设定元胞将向降至系统能量的方向转变。模拟结果显示晶粒长大动力学满足 Burke 方程，并且生长指数为 2。Raghavan 等[42]在 CA 模型中用高度函数来计算曲率，模拟晶粒长大更加精准。Wang 等[43]则通过 CA 模型研究了不同边数的晶粒在长大过程的变化，四边形晶粒逐渐缩小，如图所示。
图 1.3 在不同尺寸第二相粒子条件下的微观组织[46]王浩等[47]在模拟退火算法的基础上加入能量起伏概率性机制，建立了模拟的 CA 模型，并用其模拟了等温退火条件下的晶粒长大。李旭等[48]则利用研究了晶界迁移率即晶界能各向异性对于晶粒长大的影响，研究发现各向下的晶粒长大速率较各向同性时的慢，相对晶粒尺寸分布也偏离了正太分比起晶界迁移率，晶界能各向异性对晶粒生长的影响更大。Davies 等[49]研究了不同邻居类型对晶粒再结晶过程的影响，研究结果显示mann 邻居类型和 Moore 邻居类型对 JMAK 方程的时间常数没有影响，模型模拟了 AA1050 的静态再结晶，模拟结果与实验数据相吻合。Ding 等[50]将 CA 模型用来模拟热加工过程中的动态再结晶，将动态再结晶理引入到 CA 模型之中。假定组织内晶粒初始位错密度相同，且形核只发
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr12MoV钢动态再结晶过程的元胞自动机模拟[J]. 陈森林,廖敦明,滕子浩,陈涛. 中南大学学报(自然科学版). 2018(03)
[2]300M钢奥氏体晶粒等温长大模型[J]. 洪橙,陈荣创,郑志镇,李建军,李蓬川. 塑性工程学报. 2018(01)
[3]基于元胞自动机的Haynes230动态再结晶组织演变[J]. 朱宁远,夏琴香,程秀全. 中南大学学报(自然科学版). 2017(09)
[4]基于CA法的高温合金IN690管材挤压变形动态再结晶组织演变规律研究[J]. 王忠堂,户金科,王羚伊. 稀有金属材料与工程. 2017(09)
[5]基于L-J位错密度模型及CA法的45Cr4NiMoV合金动态再结晶行为[J]. 陈学文,张亚东,王纳纳,周旭东. 材料热处理学报. 2017(07)
[6]300 M高强钢高温流变行为及本构方程[J]. 章晓婷,黄亮,李建军,张轩越,曾嵘,李蓬川. 中南大学学报(自然科学版). 2017(06)
[7]晶粒生长的双区域动力学蒙特卡洛模拟[J]. 张平,李建华,李洪林. 华东理工大学学报(自然科学版). 2016(03)
[8]300M高强钢的热变形本构关系研究[J]. 杜敬霞,李洪波,张艳姝,莫安军. 锻压技术. 2014(08)
[9]300M高强钢亚动态再结晶行为[J]. 张艳姝,孙燕,杜敬霞. 材料热处理学报. 2014(08)
[10]基于Matlab的300M钢奥氏体晶粒的长大规律[J]. 温余远,鲁世强,刘俊伟,刘大博,刘天琦. 材料热处理学报. 2012(09)
博士论文
[1]基于元胞自动机法的316LN不锈钢动态再结晶组织预测[D]. 季海鹏.燕山大学 2013
[2]二相粒子材料动态再结晶行为的元胞自动机模型及其模拟研究[D]. 禹宝军.山东大学 2012
[3]热锻非连续变形过程微观组织演变的元胞自动机模拟[D]. 陈飞.上海交通大学 2012
硕士论文
[1]7085铝合金热变形组织演变的数值模拟与实验研究[D]. 张杰.北京有色金属研究总院 2018
[2]大型轧辊用钢Cr5动态再结晶行为及元胞自动机法研究[D]. 张亚东.河南科技大学 2017
[3]300M高强钢加热晶粒尺寸演变研究[D]. 洪橙.华中科技大学 2017
[4]Cr12MoV钢动态再结晶过程的元胞自动机模拟[D]. 陈森林.华中科技大学 2017
[5]TC4-DT钛合金热变形行为及显微组织演变的模拟研究[D]. 刘诚.南昌航空大学 2015
[6]300M超高强钢高温本构模型的研究[D]. 石旭.哈尔滨理工大学 2015
[7]晶粒长大微观组织演化过程的元胞自动机模拟[D]. 王浩.太原理工大学 2014
[8]300M钢的热态变形特性及其动态再结晶模型研究[D]. 刘凯.南昌航空大学 2012
[9]7050铝合金锻造过程动态再结晶元胞自动机模拟[D]. 黄始全.中南大学 2009
本文编号：3141153
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