热轧微观组织的计算机模拟及性能预报（二）

COMPUTERSIMULATIONOFHOT-ROLLEDMICROSTRUCTUREANDPREDICTIONOFPROPERTIES（2）ZhaoHui;LuShouli（Dept．ofMetalForming，UniversityofScienceandTechnologyBeijing,100083）2．4奥氏体至铁索体相变不同钢种在室温条件下具有不同的组织．超低碳钢的室温组织是单相铁素体组织，而碳锰钢和中高碳钢的室温组织则是铁索体（或渗碳体）与珠光体的两相组织．模拟钢的相变组织，对于室温组织为铁素体的钢，即要得到铁素体晶粒尺寸；对于多相组织的钢，则要考虑铁索体晶粒尺寸、珠光体片层间距和各相的体积百分量…     

热轧产品力学及组织性能预报

带钢组织预报主要基于生产工艺数据,运用相应的冶金模型实现从板坯到带钢成品的组织演变预报。带钢力学性能预报需要建立在组织预报完成的前提下,根据具体的最终金属组织预报结果来计算。文章研究了从热轧板坯到带钢成品的组织演变预报的可行性,结果表明无论是通过组织性能预报离线系统的"虚拟轧制",还是通过在线系统的实时优化控制,都可以起到预防产品性能不合格和性能波动的效果,提高产品性能指标和稳定产品性能。     

热轧过程金属组织一性能模拟研究进展

综述近年来国内外利用数学模型预测热轧带钢组织和性能的研究概况和发展趋势，介绍组织模拟的主要考虑因素和实验方法，同时介绍了奥氏体再结晶模型、奥氏体相变模型和组织-性能对应关系模型，这些模型已在在线预报和控制中得到了应用。     

板带热轧工艺设计与组织性能预报模拟平台开发

在总结前人研究成果的基础上,建立了板带热连轧工艺参数计算模型以及组织性能预报模型,并利用VB程序语言开发了板带热轧工艺设计与组织性能预报模拟分析平台。以某1700mm热轧厂生产Q235B带钢为例对带钢组织性能进行了实测与计算。结果表明,计算值与实测值符合较好,力学性能计算误差在6%以内,该平台可满足现场生产的需要。     

金属基复合材料微观组织结构的计算机模拟

介绍一种用于金属基复合材料微观组织结构的计算模拟与可视化表征的有效方法。着重阐述了利用Laguerre图构造算法、Monto-Carlo方法及Laguerre窗口技术构造金属基复合材料微结构的技术流程,说明如何通过改变、控制、组合不同种类的微结构模块,产生更加复杂的金属基复合材料微结构的方法。在此基础上,根据模块化设计思路,设计并开发仿真软件VisualTPS以作为金属基复合材料微观组织结构的计算机设计、性能导向型研究体系的工具。     

计算机模拟在焊接微观组织中的应用

介绍了计算机模拟在焊接热影响区（HAZ）微观组织模拟过程中应用的重要性，利用物理模拟方法建立了HAZ晶粒长大的模型，研究了铁素体不锈钢EB26-1（单相合金）焊接热影响区的晶粒长大过程，预测了HAZ中晶粒的分布，以及不同的热输入对HAZ晶粒长大的影响和HAZ中晶粒长大的热钉扎效应，指出了目前研究中存在的不足和今后的发展方向。     

Cu_(1.2)Cr_(0.6)Zr合金棒热轧变形及其微观组织演变

铜铬锆合金产品的性能要求较高,热轧组织与晶粒度控制是关键环节。本文对Cu_(1.2)Cr_(0.6)Zr铜铬锆合金热轧变形过程及其微观组织演变进行了模拟,分析了应力状态对微观组织的变化的影响。对比模拟结果和实验结果,轧后由材料的外表面到轴心处,材料的晶粒度由大到小变化,硬度也由低到高变化;材料在轧制后晶粒得到了细化,材料的综合力学性能得到增强。     

Mg-1.5Zn-0.2Ce合金热轧退火后的微观组织及成形性能

通过金相、宏观织构、力学性能和埃里克森杯突实验研究了经450 ℃热轧并在350 ℃退火1 h的Mg-1.5Zn-0.2Ce合金板材的微观组织及成形性能。结果表明：轧制变形能够大大细化晶粒,随着总变形量从80%增加到90%,平均晶粒尺寸由38 μm减小到16 μm,轧向（RD）、斜向（45°）、横向（TD）三个方向的抗拉强度和屈服强度增大,基面织构强度最大值由2.46减小到2.05,r值由0.96减小到0.8,平面各项异性系数Δr由0.19减小到0.01,埃里克森杯突值由5.14增加到5.46。在相同的热处理条件下,总热轧变形量为90% 的Mg-1.5Zn-0.2Ce合金板材具有更为优异的成形性能。同时也表明,在Mg-1.5Zn中添加0.2%的Ce元素后,IE值由2.60增加至5.46。     

Sn-Zn-Bi-(P,Nd)无铅钎料的微观组织及性能

研究了复合加入P,Nd元素的Sn-8Zn-3Bi钎料的微观组织、力学性能、抗氧化性及润湿性.结果表明,单独加入元素P会导致Sn-8Zn-3Bi钎料组织中出现初生Zn相,而同时加入元素P和Nd不仅能够抑制初生Zn相的形成,钎料组织也能够得到细化,因此钎料的塑性提高,断后伸长率达到48%.P,Nd元素的复合添加能够在钎料表面形成稳定的扩散阻挡层,抑制P元素在长时间加热条件下的烧损,进一步降低表面的氧化速度.由于钎料的抗氧化性提高,Sn-8Zn-3Bi-0.1P-0.05Nd钎料呈现出更好的润湿性.     

Ag-In-Cd合金堆内微观组织及热物性能的实验模拟

通过添加不同量的Sn,同时改变合金中Ag、In和Cd含量的方法模拟了Ag-In-Cd合金在反应堆内中子辐照下的成分变化。采用光学显微镜、SEM、XRD研究了成分发生变化情况下合金的微观组织和热导率、比热容、热扩散率和热膨胀率等热物性能。结果表明:由于Sn组元的添加,Ag-In-Cd三元合金转变为Ag-In-Cd-Sn四元合金的同时,其微观结构由原来的单相结构(fcc)转变为双相结构(fcc+hcp),第二相为Ag3In。Ag-In-Cd-Sn合金的热导率、比热容、热扩散率和热膨胀率在25~600℃范围内都随温度的升高而升高,但在相同温度条件下,随合金中Ag含量的减少和Sn含量的增加,合金的热导率和热扩散率会发生明显的下降,而比热和热膨胀率却略有上升。     

6016铝合金热变形实验模拟热轧显微组织演变(英文)

采用Gleeble-1500热模拟机研究6016铝合金单道次高温压缩变形时的显微组织演变。采用光学显微镜和透射电子显微镜分析合金在不同变形条件下的组织形貌特征。结果表明:在高温压缩变形时,该合金的变形激活能为270.257kJ/mol,硬化指数为8.5254;流变应力双曲正弦的自然对数值与温度补偿Zener-Hollomon参数自然对数值成线性关系;合金低温、低应变速率时的主要变形组织为动态回复组织,而高温变形时产生局部动态再结晶组织;该铝合金高温变形时的主要软化机制为动态回复,只有在高温、高应变速率下发生部分的动态再结晶;合金平均亚晶粒尺寸随温度补偿应变速率Zener-Hollomon参数的升高而减小。     

(Ti,Al)N涂层的微观组织和性能

采用EPMA、XRD、SEM、TEM、HR-TEM、EDX、纳米压痕、氧化实验和切削实验研究了磁控溅射在硬质合金基体上沉积TiN涂层和(Ti,Al)N涂层的微观组织结构和性能。结果表明:TiN涂层晶粒为喇叭口柱状晶,(Ti,Al)N涂层为面心立方平直柱状晶,由于固溶了Al元素,(Ti,A l)N涂层呈(200)面择优生长;(Ti,Al)N涂层在硬质合金基体上无外延生长;(Ti,Al)N涂层在800℃氧化后形成Al2O3/TiO2/(Ti,Al)N的分层结构;(Ti,Al)N涂层具有更高的硬度和更好的切削性能。     

机械搅拌对纳米复合镀层微观组织及性能的影响(英文)

通过Ni、W、P和CeO2、SiO2纳米颗粒的脉冲共沉积,在普通碳钢表面制各了Ni-W-P-CeO2-SiO2纳米复合镀层,研究了机械搅拌速度对纳米复合镀层微观组织及性能的影响,采用化学组成、元素分布、沉积速率、显微硬度和微观组织进行表征.结果表明:当机械搅拌速度控制在1000 r/min时,纳米复合材料微观组织致密,基质金属轮廓清晰,晶粒较细,纳米颗粒以弥散态均匀分布在基质金属中.同时,元素线扫描和面扫描分析表明,W、P、Si和Ce的平均含量非常接近,说明元素在纳米复合镀层中的分布是均匀的.提高机械搅拌速度,纳米复合镀层晶粒得到细化,沉积速率和显微硬度增加,当机械搅拌速度提高到1000 r/min时,沉积速率(32.68μm/h)和显微硬度(6820 MPa)最高.继续提高机械搅拌速度,纳米复合镀层晶粒尺寸反而增加,沉积速率和显微硬度降低.     

电弧熔积-热轧复合成形件微观组织和性能研究

电弧成形金属件的组织形态直接影响其服役性能,对组织形态的控制是面向性能的直接制造中的重要一环。本文运用热轧辅助作用于直接成形过程,试验研究了热轧对堆焊件组织和性能的影响。分别在自由熔积和熔积-热轧的条件下,使用CHW-50C6低合金焊丝进行堆焊直接成形。对试样进行了显微硬度测试、金相组织分析、拉伸试验。试验数据对比结果显示:热轧促进树枝晶向等轴晶的转变、促成气孔排出、减少缺陷并促进晶粒细化,堆焊件的微观组织均得到改善,硬度和拉伸性能也得到了较大提高。     

热轧钛基复合材料的微观组织和力学性能

利用Ti和LaB6之间的化学反应,采用真空自耗电弧炉3次重熔制得TiB和La2O3增强的钛基复合材料,测得其相变点为1 045 ℃,然后经高温(1 100～1 050 ℃)锻造成板坯.在1 010 ℃对材料进行热轧,然后空冷,利用光学显微镜和扫描电镜研究变形量分别为40%、60%、80%、90%和95%时复合材料的显微组织和拉伸试样断口形貌.结果表明:当变形量到达到80%时,材料的强度一直上升,伸长率下降;变形量继续增大后,强度有所下降,伸长率提高.     

无镍耐候钢热轧流变应力的预报模拟

利用显微组织演变集成模型预测梅钢新开发的无镍耐候钢B480箱板在热轧每道次轧制流变应力和轧制力,结合梅钢热轧实际能力,为此钢种的生产可行性提供重要依据。通过所采用的数学模型预报值与实际生产的实测值对比发现,两者的相对误差均小于10%,说明该模型对实际轧制过程中显微组织演变的预测具有很好的适用性。     

压铸镁合金微观组织模拟

采用CellularAutomaton微观模型 ,对压铸镁合金的三维微观组织演变进行了模拟。在模拟过程中 ,采用连续形核模型处理液态金属的异质形核现象 ,通过正态分布函数描述形核质点密度随温度的分布关系 ,在给定过冷度时对分布函数积分可得到该时刻的形核密度 ,晶粒生长模型则考虑了枝晶尖端生长动力学和择优生长方向 <10 10 >,也考虑了温度场的影响 ,并完成了宏观温度场和微观计算的耦合。最后通过压铸镁合金标准拉伸试棒金相试验 ,对模拟结果进行了验证 ,试验结果和模拟结果在平均晶粒尺寸方面符合较好     

铸造铝合金微观组织模拟

用凝固过程数值模拟技术预测铝合金铸件的晶粒组织 ,进而预测铸件力学性能已成为国内外铸造领域的研究热点 ,M.Rappaz和 J.A.Spittle,S.G.R.Brown等学者基于决定论、随机论方法提出了预测铸件晶粒组织形成的计算模型 ,模拟晶粒的二维生长与实验结果很符合。相场方法是一种三维微观组织的直接模拟方法。建立了相场模型 ,模拟晶粒的三维生长 ,反映了凝固因素对晶粒形状的影响 ,也反映了扰动对树枝晶枝晶结构的影响。进一步建立多晶粒的生长模型 ,预测二次枝晶臂的间距 ,建立力学性能与二次枝晶臂的间距的关系模型     

ZK60镁合金在热轧过程中的组织细化及性能改善(英文)

采用多道次降温热轧工艺对ZK60镁合金铸锭进行累积大塑性变形。此工艺方法可促进动态再结晶细化晶粒的程度,经6道次轧制后,晶粒尺寸由铸态时的278μm细化至终轧板时的7.2μm。拉伸试验结果表明终轧板材在板平面内具有很好的强度各向同性,其屈服强度约为202MPa,抗拉强度约为307MPa,这与电子背散射衍射测试结果所揭示的良好组织均匀性和板平面晶粒取向分布均匀性相一致。进一步的研究表明,终轧板材不需要做进一步的时效处理,因此,本工艺方法在优化组织性能的同时,可以简化工艺流程和提高生产效率。