15SiMn钢奥氏体等温相变的元胞自动机模拟

建立了15SiMn钢奥氏体一铁素体相变的二维元胞自动机介观模型.模拟结果显示,对于某一给定温度,铁索体的长大速度在相变过程中逐渐降低.当生长速度接近0时,奥氏体相中相界面处平衡碳的质量分数为0.523 95%.此外,模拟结果还显示,由于奥氏体晶界上的碳原子扩散和奥氏体-铁素体相界面移动都较奥氏体晶内更快,所以奥氏体晶界上铁素体晶粒形貌为椭圆形.     

用元胞自动机模拟材料加热中的动态相变过程

采用元胞自动机原理建立了材料在加热过程中相变的模拟方法,模拟了加热和保温结束时的微观晶粒分布和大小.结果表明,所建立的模型得到的数据与实验数据一致,该法可用于完整热处理过程的模拟和操作参数的优化.     

单一晶粒长大过程的元胞自动机模拟

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。     

采用元胞自动机法模拟变温条件下低碳钢静态再结晶过程

基于亚晶异常长大形核机制,采用元胞自动机方法,建立了低碳钢静态再结晶仿真模型,模拟了退火均热温度对再结晶过程的影响。模拟结果表明,再结晶初期存在明显的孕育期,没有再结晶晶核产生;随着温度的升高,再结晶晶核优先在晶界和晶粒内储存能较大处产生;再结晶完成时的晶粒尺寸基本不受退火均热温度的影响;提高退火均热温度可以显著加快再结晶速度。     

元胞自动机模拟形变组织的网格映射模型

文章采用正六边形网格划分法、最近邻邻居关系以及周期性边界条件的元胞自动机方法,获得等轴的母相微观组织。在此基础上建立网格映射模型,模拟得到静态再结晶前的形变组织以及动态再结晶过程中的形变组织,并与实验结果进行对比。结果表明,模型计算得到的尺寸误差较小,能够满足尺寸精度的要求。模拟得到微观组织随着应变的增加,晶粒形态沿变形方向伸长。应变越大,晶粒伸长的程度也越大。在大的应变量下,等轴的微观结构演变成纤维组织。模拟结果与实验结果符合较好,表明本模型能够用于模拟材料的形变组织。     

焊缝金属凝固组织元胞自动机模拟

应用元胞自动机方法进行了焊缝金属凝固组织的模拟.所建立的焊缝凝固组织二维元胞自动机模型考虑了晶粒的概率性成核、曲率过冷、温度过冷、成分过冷、潜热的释放、溶质浓度的再分布以及焊接熔池晶粒的联生长大等影响因素.模型在统一网格下分别采用差分法计算温度和溶质的扩散,应用元胞自动机方法模拟晶粒形核及生长.模拟结果能够定性地再现焊缝金属晶粒择优取向与竞争长大机制.结果表明,元胞自动机方法较好地反映了焊缝金属凝固的特点,是焊缝凝固组织模拟的新途径.     

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。     

元胞自动机方法模拟枝晶演变过程的分析与研究

利用传统的元胞自动机方法摸拟了基于溶质扩散控制界面生长机制的枝晶演变和显微偏析。模拟结果显示这种方法可以显示出枝晶形貌和显微偏析，同时可以再现凝固过程中的再辉现象。在模拟的过程中发现模拟的枝晶尖端半径与理论计算的枝晶尖端半径符合较好，但模拟结果也显示出一些波动，通过分析发现导致波动的原因是元胞自动机方法的规则将连续的枝晶生长模型割裂成离散跳跃的生长方式，因此不可避免地产生模拟结果波动。     

金属在湿大气环境下初期腐蚀行为的元胞自动机模拟

大气腐蚀是金属在自然环境下服役中常见的一种腐蚀现象。本文采用元胞自动机方法对金属在湿大气腐蚀环境下的腐蚀行为进行了模拟。根据元胞自动机的机理和金属在湿大气环境下的初期腐蚀机理的实验研究结果,建立了元胞自动机模型的演化规则,对金属腐蚀过程中的电化学反应和扩散过程进行了模拟。通过对元胞自动机模型在不同参数下进行的模拟结果,确定了能够比较真实反应腐蚀坑形貌的模拟条件。同时统计了电解质中各元胞的浓度分布,并对比湿大气环境下金属腐蚀的机理进行了分析和讨论,模拟结果与实际结果一致。     

基于曲率驱动机制的晶粒生长元胞自动机模型

结合晶粒生长的统计分忻理论和概率性转变觇则，建立了基于曲率驱动机制的晶粒正常生长的二维元胞自动模型，该模型的一个显著特点是晶粒生长速率和晶界曲率(1／RC-1／R)之间满足线性关系，而传统的元胞自动机模型则难以满足这种线性关系模拟结果比较全面地反映了等温条件下晶粒正常生长的各种现象：平均晶粒面积与时间的关系，晶粒尺寸、晶粒边数的分布规律及其时间不变性，晶粒边数与尺寸的关系，以及晶粒生长速率与晶粒尺寸和曲率的关系等．模拟结果与晶粒生长的动力学理论预测相符合。     

含Nb微合金低碳钢奥氏体连续冷却转变行为

用MMS-300型热力模拟试验机研究了含铌微合金低碳钢奥氏体连续冷却过程的相变规律,用热膨胀法结合金相法建立了实验钢变形和未变形奥氏体的连续冷却转变曲线(CCT),研究了加速冷却和热变形对组织转变的影响。结果表明:同静态CCT曲线相比,实验钢的动态CCT曲线整体向左上方移动,随冷却速度的增大,γ→α相变开始温度逐渐降低;高温变形促进铁素体和珠光体相变,同时抑制了贝氏体相变,扩大了铁素体转变区;奥氏体变形对贝氏体转变有双重作用:当冷速较低时,变形抑制贝氏体相变;冷速较高时变形促进贝氏体相变。     

不同Mn含量低碳钢过冷奥氏体形变过程中的铁素体相变

通过热模拟压缩实验,对C,Si含量基本相同、Mn含量不同的低碳钢过冷奥氏体在形变温度760℃,形变速率1/s条件下单向压缩变形过程中的组织演变进行研究,分析了Mn对低碳钢过冷奥氏体变形特征、转变动力学特征以及形变强化相变铁素体晶粒细化的影响。结果表明,Mn延迟低碳钢形变强化相变的进行,Mn含量提高,完成相变所需总应变相应提高,形变强化铁素体转变动力学可分三个阶段,随Mn含量增加,各阶段所需时间延长,应变提高,通过形变强化相变,Mn含量(质量分数,％)为0.48,0.84和1.29三种钢可获得平均晶粒截径分别为3.57±1.60,2.00±1.05和2.29±1.02μm的微细等轴铁素体晶粒以及第二组织弥散分布的复相组织。     

低碳贝氏体钢形变奥氏体的连续冷却相变研究

以低碳MoNbV奥氏体钢为研究对象,在Formaster-D全自动化仪上测量了过冷奥氏体CCT曲线;在Gleeble1500热模拟机上,利用热膨胀法制定了800℃形变奥氏体的CCT曲线.采用光学显微镜、金属薄膜电子显微分析发现,添加合金元素、形变和冷却速度对低碳贝氏体钢显微组织均有很大的影响.     

CSP低碳钢过冷奥氏体的连续冷却转变

通过膨胀法在THERMECMASTOR-Z热模拟实验机上测定了CSP低碳钢的连续冷却转变曲线;通过金相试验分析了其室温产物的微观组织。结果表明：随着冷却速度的增大,相变开始温度和结束温度均降低,晶粒明显被细化。     

碳锰含量对低碳(锰)钢过冷奥氏体形变过程转变动力学的影响

提高低碳(锰)钢中碳含量，低碳(锰)钢形变强化相变孕育期明显延长，转变动力学曲线整体向高应变方向移动．提高锰含量，相变孕育期有所延长，转变动力学过程明显变缓．提高碳、锰含量，钢中铁素体形核率增大，晶粒细小，碳的影响程度比锰显著．过冷奥氏体形变过程铁素体转变分三个阶段，第一阶段符合Cahn的“位置饱和”机制，第二、三阶段不符合“位置饱和”机制。     

低碳钢经高压处理后奥氏体转变为珠光体的DSC研究

采用差热分析法（DSC）研究了低碳钢经6GPa高压处理后其组织中奥氏体向珠光体转变的动力学。结果表明,低碳钢以10／min的速度冷却时,奥氏体向珠光体转变的起始温度为639．88℃,转变结束温度为607．10℃,转变时间为196．68s,其相变激活能随着相变体积分数的增加而逐渐减小。     

XER70S-6钢形变奥氏体连续冷却相变规律和显微组织研究

在THERMECMASTOR-Z热模拟机上,利用热膨胀法测定了XER70S-6钢在1030℃变形50％再快冷至880℃后的连续冷却相变曲线（CCT曲线）,在Leica Q550光学显微镜下检测冷却后的组织。结果表明,奥氏体化的低碳钢低速冷却后的组织主要由粗大的铁索体和少量颗粒状珠光体组成;提高连续冷却速度,可以降低其相变开始温度并缩短相变持续时间,细化组织,并伴随着珠光体的逐渐消失及贝氏体、马氏体的生成。     

连续冷却过程中低碳贝氏体钢的晶界化学

用俄歇电子能谱仪分析了低碳贝氏体钢奥氏体化后炉冷、空冷、油冷和水冷时Ｃ、Ｂ、Ｐ、Ｓ等元素在晶界的偏聚行为。结果发现：在不同冷却速度下,各元素在晶界的偏聚量不同。慢冷速下,Ｂ、Ｐ晶界浓度较高,快冷速下Ｓ晶界浓度较高。Ｃ在晶界的浓度随冷速的提高增加至一定值后趋于平衡。晶界上元素Ｃ、Ｂ、Ｐ、Ｓ之间,存在化学相互作用及位置竞争现象。用扫描电镜观察了断口形貌。     

变形对低合金钢珠光体→奥氏体相变的影响

采用DSC法研究了变形对低合金钢组织中珠光体→奥氏体相变的影响。结果表明：变形可降低低合金钢的相变温度和相变激活能，缩短相变时间，有利于该低合金钢的相变。     

热变形对含Nb-Mo低碳钢铁素体等温相变的影响

利用热模拟试验机研究了变形对Nb-Mo低碳钢奥氏体-铁素体等温相变动力学的影响。结果表明，形变缩短了相变孕育期，加速了奥氏体-铁素体的等温相变，细化了铁素体组织；在650℃出现了针状铁素体。按照Avrami方程，由试验数据回归得到875℃变形后在700℃和650℃奥氏体向铁素体等温相变的动力学方程。