一种预测时变工况下高合金化材料动态再结晶分数的方法技术

本发明专利技术公开了一种预测时变工况下高合金化材料动态再结晶分数的方法。该方法包括如下步骤：(1)通过热压缩模拟实验获取材料变形后试样；(2)通过金相实验获取试样金相照片；(3)利用Photoshop软件统计试样的再结晶分数；(4)利用有限元模拟获取试样等效应变值和平均应变速率值；(5)回归出传统的动态再结晶动力学模型参数；(6)将传统的动态再结晶动力学模型改进为能预测时变工况下的动态再结晶分数的新模型。本发明专利技术公开方法的优势在于其可以用于建立高合金化材料的动态再结晶动力学模型，并用于预测时变工况下动态再结晶分数。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术属于锻造
，涉及一种预测时变工况下高合金化材料动态再结晶分数的方法。
技术介绍
：高合金化金属，如镍基高温合金、铁基高温合金，由于其在较高温度下仍具有高的强度、良好的抗疲劳、抗蠕变、抗氧化、耐腐蚀性能，被广泛用于制造各种形状复杂、性能要求特别高的航空、航天、船舶、电力等领域的关键零部件。对于镍基高温合金和铁基高温合金等高合金化材料，其在高温变形过程中流变应力除了受到动态回复、动态再结晶等机制影响之外，还存在着固溶原子含量变化造成固溶强化效应的增强或减弱作用，以及复杂第二相析出与溶解造成的第二相强化效益的增或减弱作用。因而，材料在热变形过程中动态再结晶分数难以通过流变应力曲线软化效应反求获得，从而导致其动态再结晶动力学模型难以建立。因此，迫切需要提出一种简单可行的高合金化材料动态再结晶动力学模型的建立方法。此外，由于现有动态再结晶动力学模型存在的最大弊端是其只能用于预测恒温恒应变速率条件下的动态再结晶分数，对于非恒温恒应变速率工况下，只能取其变形温度和应变速率的平均值用于计算，极大地影响了其预测精度。因此，十分有必要提出一种能预测材料经历任意变形历史后(包括恒温恒应变速率和非恒温恒应变速率条件)动态再结晶分数的方法。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于提供一种预测时变工况下高合金化材料动态再结晶分数的方法，该方法可以利用恒温恒应变速率的热压缩模拟实验、金相实验和数值模拟实验，建立改进型的高合金化材料动态再结晶动力学模型；使其能用于预测材料经历任意变形历史后动态再结晶分数，以解决现有模型难以预测非恒温恒应变速率工况下材料动态再结晶行为的难题。本专利技术解决上述难题的方案是：步骤1：通过恒温恒应变速率的热压缩模拟实验，获取不同变形条件下高合金化材料的真应力-真应变曲线和保留变形组织的热模拟试样；步骤2：通过金相实验获取热压缩模拟变形后试样中心区域的金相照片；步骤3：采用Photoshop软件的魔法功能统计出金相照片中再结晶区域面积占总面积的比例，获得不同变形条件下热模拟试样中心区域的再结晶分数；步骤4：采用有限元模拟方法获取热模拟试样中心区域的等效应变值和平均应变速率值；步骤5：利用获得变形条件与再结晶分数数据点集，采用最小二乘法，回归出传统的动态再结晶动力学模型参数，所述的传统的动态再结晶动力学模型为： X d r x = 1 - exp [ - 0.693 ( ϵ - ϵ c ϵ 0.5 - ϵ c ) n d ] ϵ 0.5 = a 1 ϵ · m 1 exp ( Q 1 / T ) ϵ c = a 2 ϵ 0.5 - - - ( 1 ) ]]>其中，Xdrx为动态再结晶分数，ε为应变，T为变形温度(单位为K)，为应变速率(单位为s-1)，εc为动态再结晶临界应变，ε0.5为动态再结晶发生50％时的应变，a1、a2、m1、nd和Q1为材料参数；步骤6：在步骤5所述的传统的动态再结晶动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预测时变工况下高合金化材料动态再结晶分数的方法，其特征在于该方法可以有效地建立高合金化材料的动态再结晶动力学模型，并能预测恒温恒应变速率和非恒温恒应变速率条件下的动态再结晶分数，其包括如下步骤：步骤1：通过恒温恒应变速率的热压缩模拟实验，获取不同变形条件下高合金化材料的真应力‑真应变曲线和保留变形组织的热模拟试样；步骤2：通过金相实验获取热压缩模拟变形后试样中心区域的金相照片；步骤3：采用Photoshop软件的魔法功能统计出金相照片中再结晶区域面积占总面积的比例，获得不同变形条件下热模拟试样中心区域的再结晶分数；步骤4：采用有限元模拟方法获取热模拟试样中心区域的等效应变值和平均应变速率值；步骤5：利用获得变形条件与再结晶分数数据点集，采用最小二乘法，回归出传统的动态再结晶动力学模型参数，所述的传统的动态再结晶动力学模型为：Xdrx=1-exp[-0.693(ϵ-ϵcϵ0.5-ϵc)nd]ϵ0.5=a1ϵ·m1exp(Q1/T)ϵc=a2ϵ0.5]]>其中，Xdrx为动态再结晶分数，ε为应变，T为变形温度(单位为K)，为应变速率(单位为s‑1)，εc为动态再结晶临界应变，ε0.5为动态再结晶发生50％时的应变，a1、a2、m1、nd和Q1为材料参数；步骤6：在步骤5所述的传统的动态再结晶动力学模型基础上，建立改进型动态再结晶动力学模型为：Xdrx=1-exp[-0.693(ϵ-ϵws(T,ϵ·))nd]s(T,ϵ·)=(1-a1)ϵ0.5ϵw=ϵ-s(T,ϵ·)[ln(1-Xdrx)-0.693]1nd(Xdrx>0)ϵc=a2ϵ0.5(Xdrx=0)ϵ0.5=a1ϵ·m1exp(Q1/T)]]>其中，εw为考虑变形历史的影响而引入的参数，为考虑当前工艺参数的影响而引入的参数，材料参数a1、a2、m1、nd和Q1的值与步骤5所述的传统的动态再结晶模型中的参数值相同。...

【技术特征摘要】
1.一种预测时变工况下高合金化材料动态再结晶分数的方法，其特征在于该方法可以有效地建立高合金化材料的动态再结晶动力学模型，并能预测恒温恒应变速率和非恒温恒应变速率条件下的动态再结晶分数，其包括如下步骤：步骤1：通过恒温恒应变速率的热压缩模拟实验，获取不同变形条件下高合金化材料的真应力-真应变曲线和保留变形组织的热模拟试样；步骤2：通过金相实验获取热压缩模拟变形后试样中心区域的金相照片；步骤3：采用Photoshop软件的魔法功能统计出金相照片中再结晶区域面积占总面积的比例，获得不同变形条件下热模拟试样中心区域的再结晶分数；步骤4：采用有限元模拟方法获取热模拟试样中心区域的等效应变值和平均应变速率值；步骤5：利用获得变形条件与再结晶分数数据点集，采用最小二乘法，回归出传统的动态再结晶动力学模型参数，所述的传统的动态再结晶动力学模型为： X d r x = 1 - exp [ - 0.693 ( ϵ - ϵ c ϵ 0.5 - ϵ c ) n d ] ϵ 0.5 = a 1 ϵ · m 1 exp ( Q 1 / T ) ϵ c = a 2 ϵ 0.5 ]]>其中，Xdrx为动态再结晶分数，ε为应变，T为变形温度(单位为K)，为应变速率(单位为s-1)，εc为动态再结晶临界应变，ε0.5为动态再结晶发生50％时的应变，a1、a2、m1、nd和Q1为材料参数；步骤6：在步骤5所述的传统的动态再结晶动力学模型基础上，建立改进型动态再结晶动力学模型为： X d r x = 1 - exp [ - 0.693 ( ϵ - ϵ w s ( T , ϵ · ) ) n d ] s ( T , ϵ · ) = ( 1 - a 1 ) ϵ 0.5 ϵ w = ϵ - s ( T , ϵ · ) [ ln ( 1 - X d r x ) - 0.693 ] 1 n d ( X d r x > 0 ) ϵ c = a 2 ϵ 0.5 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明松，蔺永诚，李阔阔，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43