动态再结晶过程的元胞自动机模拟

结合金属热加工过程的冶金学原理,基于非均匀分布的位错密度场,建立了动态再结晶二维元胞自动机模型(Cellular Automaton),并对不同应变速率和不同变形温度条件下的动态再结晶过程进行了模拟。结果表明:动态再结晶存在明显的孕育期;再结晶晶核优先在晶界处产生;提高变形温度或者降低应变速率均能促进动态再结晶的进行。     

元胞自动机方法对动态再结晶过程的模拟

建立了模拟多晶金属材料动态再结晶过程的二维元胞自动机模型,模型考虑了动态回复、位错密度及形核率等因素对动态再结晶的影响。利用这个模型可以得到整个形变过程的位错密度变化,晶粒形态及晶粒的取向和大小,模拟结果与动态再结晶生长动力学理论符合较好,并证实了动态再结晶的平均晶粒尺寸与初始晶粒的分布和大小无关的结论。     

动态再结晶过程的三维元胞自动机模拟

建立了一类模拟金属材料动态再结晶的三维元胞自动机模型,该模型把宏观尺度的热加工参数和介观尺度的位错密度变化耦合在一起,考虑了动态回复、形核率、应变和初始晶粒尺寸的影响.利用这个模型可以追踪动态再结晶过程微观组织的变化,并且可以得到再结晶晶粒形态及晶粒的取向和大小.模拟结果与动态再结晶生长动力学理论符合较好.模型预测的再结晶微观组织及晶相形状和试验微结构吻合较好.     

纯镍动态再结晶过程的元胞自动机模型

将冶金学基本原理与元胞自动机方法相结合,建立了动态再结晶过程微观组织演变的实时计算模型。模型考虑到时间因素的影响,时间步长Δt定义为元胞尺寸与最大晶界移动速率的比值,每一时间步内每个元胞的位错密度随应变按一定规律增长。结果表明,利用此模型可以很好地模拟大应变速率下的动态再结晶过程微观组织变化,并能预测再结晶晶粒大小和热加工过程应力随应变的变化。     

纯铜动态再结晶的三维元胞自动机模拟

用三维元胞自动机法(CA法)模拟纯铜在400℃以0.0005s~(-1)的应变率发生动态再结晶(DRX)的过程.给出了母相和再结晶晶粒的平均位错密度随着应变量的变化规律;根据平均位错密度的变化研究了纯铜动态再结晶中形核、长大、动态回复和加工硬化等过程.模拟了纯铜动态再结晶过程中的应力.应变曲线及平均晶粒尺寸的变化规律,模拟结果与文献中的试验结果吻合较好.     

Cr8钢动态再结晶行为及元胞自动机模拟

为了实现对Cr8钢热变形过程中微观组织的预测及控制,采用Gleeble-1500D热模拟试验机对Cr8钢进行了热压缩试验,研究了Cr8钢在变形温度为900～1200℃、应变速率为0.005～5 s~(-1)条件下的动态再结晶行为。基于试验数据,通过计算得到了Cr8钢的再结晶热激活能,建立了Cr8钢的动态再结晶元胞自动机模型并采用该模型模拟了Cr8钢动态再结晶过程。结果表明:Cr8钢峰值应力随着变形温度降低、应变速率增大而增加;经过试验验证,所建立的元胞自动机模型模拟的流变应力曲线、微观组织形貌及平均晶粒尺寸均具有较高的精度;Cr8钢动态再结晶百分数随着应变的增加而增加,且变形温度越高,发生动态再结晶的孕育期越短。     

采用元胞自动机结合Laasraoui-Jonas位错密度模型模拟AZ31镁合金的动态再结晶行为

采用元胞自动机结合Laasraoui?Jonas 位错密度模型(LJ模型)模拟AZ31镁合金在动态再结晶过程中的位错密度和微观组织演化。LJ模型中的硬化参数、回复参数和应变速率灵敏系数决定模拟的准确性。在目前的研究中,基于 LJ 模型和 Kocks?Mecking 模型(KM 模型)求解硬化参数;采用动态再结晶中的稳态应力公式求解回复参数和应变速率灵敏系数。结果表明：模拟结果与实验结果一致。     

HPS485wf钢动态再结晶的元胞自动机仿真

为了探讨钢的动态再结晶行为的虚拟实验可行性,基于CA方法、相关理论和热模拟实验,创建了一个二维动态再结晶模型,据此完成了不同热压缩变形条件下HPS485wf钢的动态再结晶过程仿真,并且结合热模拟实验结果和动态再结晶理论进行了分析。结果表明,该钢的动态再结晶演变规律不仅与实验结果和动态再结晶经典理论相同,而且展现了多轮次动态再结晶共存现象和单峰型应力-应变曲线的特征;所建模型的微观组织演变、再结晶面积分数曲线、平均晶粒尺寸曲线和应力-应变曲线的模拟精度较高。     

基于元胞自动机的金属静态再结晶行为研究进展

静态再结晶是材料变形后通过热处理来改变组织状态的重要现象.本文重点综述总结了金属静态再结晶行为的数值模拟研究,首先简要介绍了计算材料科学中常用的元胞自动机(Cellular automata,CA)模拟方法,然后分别对元胞自动机模拟的动力学模型和物理模型发展进行详细综述,并分析总结了近年来元胞自动机在金属及其合金静态再...     

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

采用正六边形网格划分法、最近邻邻居关系及周期性边界条件的二维元胞自动机(CA)法,建立了热加工过程中静态再结晶的微观组织演化模型。在此基础上分析了形变组织和微观结构的演化,以及再结晶动力学和储存能的变化情况。结果表明:变形程度越大,形变组织的晶粒形态越偏离等轴状。模型可动态的再现再结晶过程中的微观组织演变,晶粒形态、晶粒尺寸符合静态再结晶基本规律。模拟得到的动力学符合JMAK理论。Avrami曲线的斜率在2.5左右。随着变形程度的增加,储存能降低的速度加快,完成静态再结晶所需的时间缩短。此规律满足能量降低准则。充分表明本模型能够较好的模拟静态再结晶过程。     

纯铜动态再结晶的Monte Carlo法模拟

本文建立了一种基于能量判据的确定动态再结晶各个阶段临界应变的方法，并基于此种方法Monte Carlo(MC)法进行了纯铜动态再结晶的二维模拟，定量计算了变形引起的存储能与变形之间的关系，计算出了发生动态再结晶的临界应变。模拟结果表明，采用MC法可以揭示动态再结晶的形核生长过程与应变历史之间的关系。结合本文所建立的基于能量判据的确定动态再结晶各个阶段临界应变的方法，可以预测开始发生动态再结晶的临界变形条件。     

MODELING OF DYNAMIC RECRYSTALLIZATION OF Ti6Al4V ALLOY USING A CELLULAR AUTOMATON APPROACH

A cellular automaton （CA） model is established to simulate dynamic recrystallization （DRX） in the β single-phase field of Ti6Al4 V alloy, and the kinetics during DRX processing has been analyzed. The model employed considers the influences of dynamic recovery, nucleation rate, strain rate and dislocation density on DRX, and practical deformation parameters, such as temperature, strain and strain rate on DRX have been considered in the simulation. The simulated DRX grain size and DRX grain shape agree well with the experimental results, which shows the availability and lea- sibility of the cellular automaton method for the simulation of DRX. The result of kinetics analysis of DRX reveals that the Avrami exponent is variable ranging from 2.4 to 2.9, which increases with the increase of strain rate.     

MODELING OF DYNAMIC RECRYSTALLIZATION OF Ti6A14V ALLOY USING A CELLULAR AUTOMATON APPROACH

A cellular automaton(CA)model is established to simulate dynamic recrystallization (DRX)in theβsingle-phase field of Ti6Al4V alloy,and the kinetics during DRX pro- cessing has been analyzed.The model employed considers the influences of dynamic recovery,nucleation rate,strain rate and dislocation density on DRX,and practical deformation parameters,such as temperature,strain and strain rate on DRX have been considered in the simulation.The simulated DRX grain size and DRX grain shape agree well with the e...     

应变速率对金属动态再结晶影响的数值模拟

采用元胞自动机方法建立了多晶金属材料塑性加工过程动态再结晶的二维模型,模拟了动态回复、位错密度变化和动态再结晶的微观结构演化等一系列过程。利用该模型可得到晶粒形态及晶粒的取向和大小,模拟结果很好地描述了动态再结晶的生长动力学特征,并动态地再现了实验方法观察到的动态再结晶的微观组织特征。在该模型的基础上,分析了应变速率对动态再结晶过程,以及动态再结晶晶粒尺寸的影响。     

金属成形过程组织演变的CellularAutomaton模拟技术

结合金属凝固过程的热成形过程的温度场,浓度场,应力应变场等的数值模拟和结晶,再结晶过程中的热力学,动力学条件,建立了金属成形过程组织演变的宏－微观耦合模型,利用ＣｅｌｌｕｌａｒＡｕｔｏｍａｔｏｎ方法。依据建立的模型对Ｋ４１７Ｎｉ基合金叶片的凝固组织形成过程呼热加工过程的再结晶组织进行了模拟。     

用CA方法模拟过冷熔体中自由树枝晶的生长

基于溶质扩散和界面能的作用，建立了过冷熔体中自由树枝晶的生长模型，考虑了成分过冷、曲率过冷和界面能各向异性，用胞元自动机（CA）方法模拟了枝晶生长、界面扰动以及分枝的竞争演化，对枝晶尖端生长速度和过冷度的关系进行了模拟计算，并与L-G-K理论模型进行了定量的比较。     

微合金钢热变形组织与性能演变的CA模拟

建立了预测微合金钢热变形奥氏体动态再结晶组织与性能演变的元胞自动机模型.采用基于位错密度的动态再结晶理论,主要考虑动态再结晶的形核、晶粒长大,实现对动态再结晶过程晶粒形态、体积分数及晶粒尺寸的定量化表征及其演变过程的可视化描述,获得了位错密度及流变应力等参数.模拟得到的动态再结晶组织形貌及基于位错密度变化计算出的流变应力与实验结果吻合较好.     

动态再结晶特征及其对黄铜腐蚀敏感性的影响

研究了具有不同组织结构的铜合金管材在淡水中的腐蚀行为。合金存在大量粒径小于5µm的晶粒,且大小晶粒差别显著,表现为不完全再结晶的组织结构。大量细小晶粒的存在增加了铜合金在淡水中的腐蚀敏感性,主要表现为表面膜层不稳定、膜层鼓泡脱落、出现微裂纹和沿晶腐蚀。不完全再结晶的组织可以形成腐蚀通道,使合金的腐蚀迅速向纵深发展。这种组织来源于热加工中的动态再结晶过程,因某种原因保留到了冷加工及其热处理过程之后。     

MODELING THE STRESS-STRAIN CURVES UNDER DYNAMIC RECRYSTALLIZATION

1.~nonThestress--straincurvesunderdynamicrecrystallization(DRX)aswellasthemechanismsofDabhavebeenstudiedindetailbyseveralauth..[l--5].TheDRXmodelstheyproPOsedhavethrownlightonbetterunderstandingofDRXPhenomena.SomeqUestionsforPhysicalunderstandingofDRXprocesses,however,stillremainunresolVed.ItiswellknownthatthenucleationofDRXpenistakesplacemainlyatorneargrainboundaries,sothatthemechanicalbehaviorsunderDRXarestronglydependentontheinitialgrainsizeandalsothevariationofDRXgrain,i..[l--5]…