张力作用下Pb-Ca-Sn-Al合金再结晶模型与组织模拟的研究

发布时间：2017-10-20 17:09

  本文关键词：张力作用下Pb-Ca-Sn-Al合金再结晶模型与组织模拟的研究

  更多相关文章： 铅合金 张力作用 再结晶 动力学模型 模拟

【摘要】：铅合金主要用来制作铅酸蓄电池的板栅，免维护型铅酸蓄电池的对其耐腐蚀性能提出了更高的要求。研究铅合金的微观组织对耐腐蚀性能的提升有重要意义。目前，铅合金板带主要以连续轧制的方式生产。在轧后的连续退火中，铅合金会经历回复、再结晶等过程，其微观组织会发生明显的变化。由于铅合金的屈服强度较低，连续退火过程中的张力相对较大，退火时张力场对其再结晶过程有很大的影响，张力的作用不可忽略。 因此，本文以Pb-Ca-Sn-Al合金为研究材料，设计了单因素试验以及正交试验，讨论了张力作用项在再结晶动力学模型中的形式，对经典的再结晶模型作了一定的修正，检验结果表明修正后的模型线性程度和显著性都较高。 运用所建立模型中的关键参数，采用蒙特卡罗方法（MC方法）对再结晶过程进行计算机模拟。首先规划了相应的算法，并对模拟中的关键问题做出一定的假设，然后运用Matlab数值分析软件编写相应的程序，统计相关数据，绘制模拟图像。从图像中能观察到细小的再结晶晶粒，直观的反映出张力作用下的再结晶行为演变过程。最后做EBSD试验观察退火试样的组织形貌，与模拟绘制的组织形貌基本符合，，验证了模拟结果的准确性。 最后，分别比较了计算机模拟与正交试验建立的模型中张力大小对再结晶动力学的影响，结果一致表明，退火时的张力作用对铅合金的再结晶行为有明显阻碍作用，并且张力越大，其延迟再结晶的效果越显著。
【关键词】：铅合金 张力作用 再结晶 动力学模型 模拟
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.12
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 铅合金简介8
• 1.2 铅酸蓄电池中铅合金的应用8-9
• 1.3 铅合金板带的生产工艺9-10
• 1.4 国内外研究现状10-11
• 1.4.1 稀土元素对耐腐蚀性能的影响10
• 1.4.2 铅合金常用热处理方法10-11
• 1.5 本课题的研究内容和创新之处11-13
• 第2章 张力作用下的退火试验13-22
• 2.1 外力施加装置的设计13-15
• 2.2 测定高温屈服强度范围15-16
• 2.3 外张力单因素试验16-19
• 2.4 正交试验19-21
• 2.5 本章小结21-22
• 第3章 再结晶动力学模型22-34
• 3.1 静态再结晶理论简介22-27
• 3.1.1 形核过程22-24
• 3.1.2 晶界的迁移24-26
• 3.1.3 标准的再结晶动力学模型26-27
• 3.2 模型中张力的第一种形式27-30
• 3.2.1 模型的建立27-29
• 3.2.2 模型的验证29-30
• 3.3 模型中张力的第二种形式30-32
• 3.4 无张力作用的模型32-33
• 3.5 三种模型检验结果的比较33-34
• 第4章 再结晶组织模拟34-57
• 4.1 问题的提出34
• 4.2 模拟方法简介34-35
• 4.3 元胞自动机35
• 4.4 蒙特卡罗方法35-37
• 4.4.1 蒙特卡罗方法（MC方法）简介35-36
• 4.4.2 MC方法基本原理36
• 4.4.3 MC方法的优缺点36-37
• 4.5 模拟过程的关键问题37-44
• 4.5.1 基本模拟假设37-39
• 4.5.2 点阵的生成39-40
• 4.5.3 点阵的编号40-41
• 4.5.4 结点取向数的赋予41-42
• 4.5.5 结点能量的赋予42-43
• 4.5.6 形核与晶界移动43-44
• 4.5.7 初始组织生成方法44
• 4.6 算法及程序框架图44-47
• 4.7 模拟过程与结果47-53
• 4.7.1 初始组织生成过程47-49
• 4.7.2 再结晶模拟过程49-51
• 4.7.3 实际时间与模拟时间的关系51-52
• 4.7.4 模拟的动力学曲线52-53
• 4.8 模拟结果的试验验证53-55
• 4.9 本章小结55-57
• 第5章 张力场对再结晶过程的影响57-59
• 5.1 再结晶动力学模型中张力作用大小的比较57-58
• 5.2 组织模拟中张力作用大小的比较58-59
• 第6章 全文总结59-60
• 致谢60-61
• 参考文献61-65
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文65

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李建平;姜洪锋;毛大恒;曾立帮;;轧制变形量对铸轧铅合金板带性能的影响[J];材料工程;2012年04期

2 伊廷锋;霍慧彬;胡信国;;铅蓄电池板栅材料的研究发展现状[J];电池工业;2006年04期

3 郭娟;王艳敏;李卫;吴迪;赵宪明;;静态再结晶过程的元胞自动机模拟(Ⅰ)——微观组织演化和动力学研究[J];大型铸锻件;2009年01期

4 李党国;周根树;姚靓;郑茂盛;;稀土铅钙合金及其阳极腐蚀膜性能研究[J];腐蚀科学与防护技术;2006年02期

5 毛大恒;李文琪;李建平;崔燕青;石琛;;超声和电磁复合能场对铸轧铅合金板带显微组织与力学性能的影响[J];机械工程材料;2012年08期

6 夏爽;周邦新;陈文觉;王卫国;;高温退火过程中铅合金晶界特征分布的演化[J];金属学报;2006年02期

7 王卫国;周邦新;冯柳;张欣;夏爽;;冷轧变形Pb-Ca-Sn-Al合金在回复和再结晶过程中的晶界特征分布[J];金属学报;2006年07期

8 徐祖耀;应力作用下的相变[J];热处理;2004年02期

9 李党国,周根树,林冠发,郑茂盛;新型铅钙合金在硫酸介质中的耐腐蚀性能研究[J];西安交通大学学报;2004年07期

10 刘晓亚;王欣;孙宏飞;胡连喜;;NdFeB合金粉末脱氢-再结合过程组织演变和晶粒生长的Monte Carlo模拟(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年S2期

本文编号：1068346