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金属成形过程组织演变的CellularAutomaton模拟技术 总被引:8,自引:0,他引:8
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。 相似文献
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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。 相似文献
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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。 相似文献
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将蒙特卡罗(MC)技术引入到晶粒生长模拟中,结合焊接工艺和热模拟试验,模拟了单相合金焊接热影响区(HAZ)晶粒生长过程。首先应用实验和统计学的方法确定了材料晶粒生长的动力学模型,然后计算了焊接热循环,同时基于蒙特卡罗技术编制了模拟程序。最后在不同焊接热输入情况下,模拟了晶粒生长过程。模拟结果动态演示了晶粒生长过程,并且体现了焊接热钉扎效应。模拟得出数据与试验结果非常接近,为评定焊接工艺和材料可焊性提供了依据。 相似文献
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晶粒粗化是发生在材料热成形过程中的一种典型的组织演变现象.晶粒粗化可以显著影响材料的力学性能及后续变形特性.采用元胞自动机算法(Cellular Automaton,CA)模拟了晶粒粗化现象,模拟了晶粒粗化过程中粗化动力学、拓扑学及形态学的演化,并研究了温度及时间对粗化过程的影响.模拟结果显示,晶粒的粗化指数为0.5;在粗化过程中,六边形的晶粒占的比例最大,其次为五边形和七边形,而晶粒边数为3或10的晶粒所占比例很低,约为5%左右;组织形态演化表明,随着保温时间的增加或温度的升高,晶粒平均尺寸增大.模拟结果与相关文献中的结论相同. 相似文献
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The grain size in the heat-affected zone (HAZ) of workpieces is an important factor for evaluating the welding quality. The Monte Carlo technique of grain growth in the heat-affected zone of alloy is widely used. A finite element model (FEM) was employed to simulate the temperature field of gas metal arc welding (GMAW) ; the data of thermal cycles were used in the Monte Carlo model to calculate the grain sizes in different welding heat inputs. The equation for the relationship between Monte Carlo Step and real time has been estimated using regression analysis. Then mathematics model of the grain growth could be worked out by both the kinetic model and the Monte Carlo model. The dynamic process of grain growth was simulated by the result of the Monte Carlo model. The experimental result was used to prove the validity of this method in simulating of microstructure. 相似文献
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对3种不同初始晶粒度的锻态GH720Li合金的等温热变形组织演变行为进行研究。结果表明,细于ASTM 6.5级的晶粒度是最终获得均匀细小热变形晶粒组织的关键临界初始组织条件,而初始ASTM 10级以上晶粒度合金具有较宽的热加工窗口。初始晶粒度对流变行为的影响非常明显,晶粒组织越粗大,合金的流变抗力越大。初始ASTM3级合金热变形时不连续和连续动态再结晶都发挥重要作用,初始ASTM 6.5级合金热变形时以不连续动态再结晶为主,初始ASTM 10级合金热变形时除了动态再结晶,超塑性变形机制也起重要作用。进一步确定了初始ASTM 6.5和ASTM 10级晶粒度的合金获得均匀细晶组织的热加工区间。 相似文献
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基于歧化态NdFeB合金粉末脱氢-再结合相变过程中晶粒长大的机理,建立MC物理模型,实现了在不同脱氢-再结合处理温度下,再结合Nd2Fe14B相的晶粒生长过程结构演化的计算机模拟,以及晶粒生长动力学的研究。分析表明:该模型能较好地模拟脱氢-再结合过程的晶粒生长过程,并且在模拟时间区间内,平均晶粒生长指数n≈0.8,高于标准值0.5。 相似文献
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基于Moore型邻居及其相关转换准则的元胞自动机,分别对与多个晶粒相邻的单一正四边形、六边形、八边形小晶粒在晶粒长大过程中的形态变化进行模拟。结果表明:单一小晶粒形态变化规律与总体晶粒形态变化规律一致,即随着晶粒长大过程的延长,晶界边数大于6的晶粒会不断长大且边数趋于6;晶界边数小于6的晶粒则不断变小直至消失。所用模型具有较好的物理机制,可以模拟材料晶粒长大过程。 相似文献
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金属在热加工过程中微观组织发生动态、静态回复以及再结晶、晶粒长大等一系列复杂的演化,材料内部微观结构的改变,会直接影响成形后金属的成形质量和力学性能。文章阐述了金属高温塑性成形时微观组织预测模拟的主要研究方法,即直接模拟法、相场法和有限元法;并分别评述了各方法目前在国内外的研究概况、特点以及缺点和适用范围;重点介绍了基于物理本质多尺度耦合的微观组织内变量有限元模型方法。研究结果表明,基于内变量法的微观组织物理模型相对其他方法,最适合用于多尺度微观组织预测数值模拟,模拟结果与实际更为相符,而且最能解释说明各变量演变的物理机制,具有广阔的应用前景。 相似文献
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以枝晶生长动力学和晶粒生长能量最小原理为基础,建立了宏观传热与微观传质、形核、生长相耦合的焊接熔池CAMC晶粒生长二维数学模型.模型以CA方法模拟晶粒生长主干,MC在内部辅助晶粒生长以体现枝晶分枝机制,同时考虑非均匀形核对熔池结晶的影响因素,模拟了焊接熔池组织形成过程.结果表明,CAMC模型能够定量地描述熔池晶粒数目、尺寸和形貌演变,可以较准确地反映焊接熔池微观组织结构和熔池凝固过程中晶粒择优生长、柱状晶向等轴晶转换等物理机制. 相似文献
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Flow behavior and microstructure evolution of TB8 alloy during hot deformation process 总被引:3,自引:0,他引:3
Hot compression tests of metastable β titanium alloy TB8 were carled out using a Gleeble-1500 thermal simulation testing machine in the temperature range of 750-1 100 ℃, at constant strain rate from 0.01 s^-1 to l S^-1 and with height direction reduction of 60%. Flow stress behavior and microstructure evolution during hot compression of TB8 alloy were investigated. The hyperbolic-sine-type constitutive model of TB8 alloy was obtained to provide basic data for determining reasonable forming process. The results indicate that hot deformation behavior of TB8 alloy is highly sensitive to the temperature and strain rate. An analysis of the flow stress dependence on strain rate and temperature gives a stress exponent of n=3.416 19 and a deformation activation energy of Ω=227.074 4 kJ/mol. According to the deformation microstructure, no dynamic recrystallization happens below r-phase transus temperature and as a result dynamic recovery is the predominant softening mechanism. On the other hand, the main softening mechanism is characterized as dynamic recrystallization at a slow strain rate above r-phase transus temperature. 相似文献