基于元胞自動(dòng)機(jī)法的Ti-55高溫鈦合金熱變形過程組織模擬.pdf

1、Ti-55高溫鈦合金具有耐腐蝕、無磁性、高低溫性能好、低阻尼等優(yōu)良特性，并且還具有超導(dǎo)、儲(chǔ)氫、形狀記憶和生物相容性四大獨(dú)特功能，被廣泛應(yīng)用于航空航天、化工、環(huán)境保護(hù)、醫(yī)療器械等方面。但其熱敏感性較強(qiáng)，在熱加工過程中，材料晶粒度難以控制，而晶粒度大小的控制主要取決于變形過程中的材料的再結(jié)晶行為。因此，研究Ti-55高溫鈦合金熱變形過程中的再結(jié)晶行為和微觀組織演化過程，對于合理的制定材料熱加工工藝參數(shù)、控制材料性能具有重要意義。傳統(tǒng)研究材料

2、再結(jié)晶過程的方法并不能真實(shí)的反映熱變形過程中晶粒長大和再結(jié)晶的動(dòng)態(tài)演化過程。而元胞自動(dòng)機(jī)法算法結(jié)構(gòu)簡單、計(jì)算效率高，并能模擬材料微觀組織動(dòng)態(tài)演化過程，所以越來越受到廣大材料研究工作者的青睞。本文主要工作內(nèi)容包括以下部分：
　　確定合理的實(shí)驗(yàn)方案，在Gleeble3800熱/力模擬試驗(yàn)機(jī)上，對Ti-55鈦合金進(jìn)行不同變形條件下的等溫?zé)釅嚎s試驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)所獲得的真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變曲線及金相顯微組織分析技術(shù)，研究其熱變形過程中的熱力學(xué)行為及

3、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為，揭示不同變形條件對該金屬動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為的影響規(guī)律。
　　學(xué)習(xí)元胞自動(dòng)機(jī)法的基本原理及相關(guān)知識(shí)，深入了解元胞自動(dòng)機(jī)法在材料微觀組織演化過程模擬的現(xiàn)狀，建立相應(yīng)模型，生成初始晶粒組織，為后續(xù)動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程模擬提供條件。
　　結(jié)合動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的物理理論知識(shí)，建立動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程的元胞自動(dòng)機(jī)模型，包括位錯(cuò)密度演化模型、再結(jié)晶形核模型和再結(jié)晶晶粒長大動(dòng)力學(xué)模型，在MATLAB軟件中編寫相應(yīng)的核心運(yùn)算程序，并進(jìn)行調(diào)試。

4、>　　利用上述元胞自動(dòng)機(jī)模型，將由等溫?zé)釅嚎s實(shí)驗(yàn)所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果帶入程序，模擬變形溫度為1050℃、應(yīng)變速率為0.01mm/s條件下的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程，并與真實(shí)物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果作對比，驗(yàn)證該元胞自動(dòng)機(jī)模型的正確性。然后繼續(xù)模擬不同溫度和應(yīng)變速率下的Ti-55鈦合金熱變形過程中微觀組織演化過程，分析變形參數(shù)對動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過程的影響規(guī)律。
　　結(jié)果表明：本文所建立的初始組織生成模型和動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型能準(zhǔn)確的模擬Ti-55高溫鈦合金在熱變形過程中