本发明专利技术公开了一种预测纯铜热变形过程中动态再结晶组织演变的方法。该方法通过建立多相场与位错密度耦合计算模型，输入有关参数，实现了实时预测动态再结晶组织演变过程、流变应力的变化、动态再结晶转变分数以及平均晶粒尺寸的变化情况，大大节约研发成本，缩短新产品的开发周期。所开发出的预测纯铜热变形过程中动态再结晶组织演变的方法，实现热变形过程中晶粒组织的实时观测，并得到应力应变曲线的变化规律，动态再结晶动力学转变规律以及晶粒尺寸随应变变化的转变形式，对于合理制定加工工艺和优化制品的组织和性能具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于金属轧制
技术介绍
金属材料在热轧过程中存在着复杂的组织演变过程，常常伴随着动态回复以及动态再结晶过程。在多阶段轧制过程中，发生静态回复现象，对最终的晶粒尺寸产生重要影响。目前研究金属材料热轧过程主要依靠实验手段，不仅耗费大量的人力、物力、财力，而且无法实时观测组织的变化过程。随着计算机技术的迅速发展，数值模拟已成为材料研究中的一种重要手段，通过建立适当物理冶金模型，并结合相关计算机模拟技术，可以实时、定量的再现热加工过程中的显微组织演化过程，大大节约研发成本，缩短新产品的开发周期，对于合理制定加工工艺和优化制品的组织和性能具有重要意义。采用物理冶金理论与多相场法结合的方式对热变形过程中的动态再结晶过程进行预测，能实现对热变形过程中晶粒组织的实时观测，并得到应力应变曲线，从而得到流变应力的变化规律，以及晶粒尺寸随应变变化的转变规律等重要信息，对进一步分析微观组织的演变规律有重要意义。因此开发出用来预测纯铜热变形中动态再结晶组织演变的方法具有重要的意义。有关专利报道(授权号101591729B)，根据元胞自动机法对板带钢再结晶组织演变的预测，所构造的模型简单，选取参数缺乏一定的物理意义，实施例无具体参数，可信度不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种， 该方法具有过程简单、准确和可信度高特点。本专利技术是通过以下技术方案加以实现的，一种，该方法以相场理论为基础，应用相场变量演化方程权利要求1. 一种，该方法以相场理论为基础，应用相场变量演化方程全文摘要本专利技术公开了一种预测纯铜热变形过程中动态再结晶组织演变的方法。该方法通过建立多相场与位错密度耦合计算模型，输入有关参数，实现了实时预测动态再结晶组织演变过程、流变应力的变化、动态再结晶转变分数以及平均晶粒尺寸的变化情况，大大节约研发成本，缩短新产品的开发周期。所开发出的预测纯铜热变形过程中动态再结晶组织演变的方法，实现热变形过程中晶粒组织的实时观测，并得到应力应变曲线的变化规律，动态再结晶动力学转变规律以及晶粒尺寸随应变变化的转变形式，对于合理制定加工工艺和优化制品的组织和性能具有重要意义。文档编号C21D8/00GK102234716SQ20111022013公开日2011年11月9日 申请日期2011年8月3日 优先权日2011年8月3日专利技术者何春年, 刘恩佐, 师春生, 张坤宇, 徐树杰, 赵乃勤 申请人:天津大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种纯铜热变形过程中动态再结晶组织演变的预测方法，该方法以相场理论为基础，应用相场变量演化方程：为计算模型，式（１）中：为相场迁移率、Ｗｉｊ为势阱高度、ａｉｊ为梯度能系数，它们与界面厚度δ，界面能γ，晶界迁移率Ｍｉｊ有关，它们的关系式，如式（２）所示：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ａ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）＆ｐｉ；（／ｍｉ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｓｑｒｔ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｉ）＆ｄｅｌｔａ；（／ｍｉ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｇａｍｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｓｑｒｔ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｗ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）４（／ｍｎ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｇａｍｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉｊ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）＆ｄｅｌｔａ；（／ｍｉ）?（／ｍｆｒａｃ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）通过计算机对上述模型模拟计算，对纯铜在动态再结晶过程中的晶粒形态、晶粒尺寸、平均晶粒半径、再结晶动力学以及流变应力进行预测，其特征在于包括以下过程：（１）通过程序编制，建立二维相场空间，输入初始参数：将计算模型的模拟区域划分为ｍ×ｍ１个二维空间，每个格点ΔＸ＝ΔＹ＝０．５μｍ，每个模拟区域的试样尺寸为ｎ×ｎ１ｍｍ，计算相场演变时用到的参数：界面能γ＝０．２０８Ｊ／ｍ２、系数Ｍ０＝０．１３９ｍ４Ｋ／Ｊｓ、系数μ＝４２．１ＧＰａ、激活能Ｑｂ＝１１０ＫＪ／ｍｏｌ、温度Ｔ＝７５０～９５０Ｋ、应变速率计算形核率时用到的参数：激活能Ｑａ＝２７５ＫＪ／ｍｏｌ、系数ｃ＝５．０×１０２５、系数ｄ＝１，将它们输入计算程序中；（２）采用周期性边界条件，通过对计算模拟模型式（１）的初步计算，得到母相基体初始晶粒，初始晶粒设置为规则的正六边形，用灰色表示；新形成的无规则的再结晶晶粒用白色表示；（３）给定初始位错密度：计算模型式（１）赋予每个晶粒２个变量：其中一个为位错密度变量，它的初始位错密度为ρｉｎｉ＝１．０×１０９／ｍ２；另一个为晶粒相场变量，该晶粒相场变量用两个数组Ｐ、Ｑ表示，其中Ｐ数组存放每个晶粒的相场值，Ｑ数组存放每一个晶粒的编号；（４）计算位错密度随热压缩模拟区域变形增加的变化关系：根据Ｍｅｃｋｉｎｇ和Ｋｏｃｋｓ提出的位错密度模型式（３），计算位错密度随热压缩模拟区域变形增加的变化关系：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｄ＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｄ＆ｅｐｓｉｖ；（／ｍｉ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｑｒｔ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（／ｍｓｑｒｔ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｋ（／ｍｉ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）＆ｒｈｏ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｉ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｎ）３（／ｍｎ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）式（３）中等式右端第一项表示加工硬化项，ｋ１为硬化系数，ｋ１＝４×１０８，第二项表示软化项，代表回复过程，ｋ２为软化系数，是温度和应变速率的函数，ｋ２＝３２；（５）根据位错密度对每个再结晶晶粒判断形核条件：当位错密度达到临界值ρｃ＝５．５×１０１３／ｍ２时，开始在晶界上随机形核，形核过程中应变增量Δε的变化满足条件：其中Δｔ＝０．００２ｓ；形核率满足条件：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｏｖｅｒ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（／ｍｏｖｅｒ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｏｖｅｒ）?（ｍｓｕｐ）?（ｍｉ）＆ｅｐｓｉｖ；（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｄ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｐ）?（ｍｏ）＆ＣｅｎｔｅｒＤｏｔ；（／ｍｏ）?（／ｍｏｖｅｒ）?（ｍｉ）ｅｘｐ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）Ｑ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ａ（／ｍｉ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｉ）ＲＴ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）；（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）（６）计算位错密度随动态再结晶的变化...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：师春生，徐树杰，张坤宇，刘恩佐，何春年，赵乃勤，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12
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