7050鋁合金鍛造過程動態(tài)再結(jié)晶元胞自動機模擬.pdf

1、預測與控制鍛造過程工件內(nèi)部微觀組織演化對鍛造工藝設計具有重要意義。隨著計算材料科學的發(fā)展，微觀組織演化規(guī)律研究正從定性描述進入定量描述的可視化仿真階段。元胞自動機是描述復雜系統(tǒng)的規(guī)則性模型，特別適合于處理難以用數(shù)學公式定量描述的復雜動態(tài)系統(tǒng)，已成功應用于很多學科領(lǐng)域。在材料加工領(lǐng)域中，元胞自動機法在模擬顯微組織形態(tài)及其演變規(guī)律方面體現(xiàn)出特有的優(yōu)越性。但是，現(xiàn)有元胞自動機模型不考慮晶粒拓撲形變的影響、沒有結(jié)合工藝參數(shù)及具體鍛件而僅僅進行定

2、性探索。 本文結(jié)合物理冶金基本原理與實驗研究結(jié)果，采用元胞自動機法建立了鍛造過程二維多尺度仿真平臺，模擬了熱鍛過程7050鋁合金動態(tài)再結(jié)晶行為，完成了以下主要工作： 借助Gleeble-1500熱模擬實驗機，在對7050鋁合金進行了等溫壓縮試驗，研究了不同應變速率和變形溫度條件下7050鋁合金流變規(guī)律與動態(tài)再結(jié)晶行為。研究結(jié)果表明低Z參數(shù)有利于7050鋁合金動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生，動態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸為10～20μm?；谖诲e理論

3、與實驗結(jié)果，建立了材料流變應力方程以及位錯密度、再結(jié)晶形核與長大模型。 采用自動機法研究了初始微觀組織生成、微觀組織演變、微觀組織拓撲結(jié)構(gòu)、微觀組織特征統(tǒng)計以及可視化等關(guān)鍵技術(shù)。在DEFORM3D宏觀物理場模擬基礎(chǔ)上，采用Visual Basic與Visual Fortran混合編程建立了基于元胞自動機法的鍛造過程多尺度仿真平臺。 利用本文建立的仿真平臺對某型號飛機隔框鍛造工藝進行了仿真分析，研究了變形參數(shù)對鍛件微觀組織