张力作用下Pb-Ca-Sn-Al合金再结晶模型与组织模拟的研究

摘要

铅合金主要用来制作铅酸蓄电池的板栅，免维护型铅酸蓄电池的对其耐腐蚀性能提出了更高的要求。研究铅合金的微观组织对耐腐蚀性能的提升有重要意义。目前，铅合金板带主要以连续轧制的方式生产。在轧后的连续退火中，铅合金会经历回复、再结晶等过程，其微观组织会发生明显的变化。由于铅合金的屈服强度较低，连续退火过程中的张力相对较大，退火时张力场对其再结晶过程有很大的影响，张力的作用不可忽略。
　　因此，本文以Pb-Ca-Sn-Al合金为研究材料，设计了单因素试验以及正交试验，讨论了张力作用项在再结晶动力学模型中的形式，对经典的再结晶模型作了一定的修正，检验结果表明修正后的模型线性程度和显著性都较高。
　　运用所建立模型中的关键参数，采用蒙特卡罗方法（MC方法）对再结晶过程进行计算机模拟。首先规划了相应的算法，并对模拟中的关键问题做出一定的假设，然后运用Matlab数值分析软件编写相应的程序，统计相关数据，绘制模拟图像。从图像中能观察到细小的再结晶晶粒，直观的反映出张力作用下的再结晶行为演变过程。最后做 EBSD试验观察退火试样的组织形貌，与模拟绘制的组织形貌基本符合，验证了模拟结果的准确性。
　　最后，分别比较了计算机模拟与正交试验建立的模型中张力大小对再结晶动力学的影响，结果一致表明，退火时的张力作用对铅合金的再结晶行为有明显阻碍作用，并且张力越大，其延迟再结晶的效果越显著。

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第1章 绪论

1.1 铅合金简介

1.2 铅酸蓄电池中铅合金的应用

1.3 铅合金板带的生产工艺

1.4 国内外研究现状

1.5 本课题的研究内容和创新之处

第2章 张力作用下的退火试验

2.1 外力施加装置的设计

2.2 测定高温屈服强度范围

2.3 外张力单因素试验

2.4 正交试验

2.5 本章小结

第3章 再结晶动力学模型

3.1 静态再结晶理论简介

3.2 模型中张力的第一种形式

3.3 模型中张力的第二种形式

3.4 无张力作用的模型

3.5 三种模型检验结果的比较

第4章 再结晶组织模拟

4.1 问题的提出

4.2 模拟方法简介

4.3 元胞自动机

4.4 蒙特卡罗方法

4.5 模拟过程的关键问题

4.6 算法及程序框架图

4.7 模拟过程与结果

4.8 模拟结果的试验验证

4.9 本章小结

第5章 张力场对再结晶过程的影响

5.1 再结晶动力学模型中张力作用大小的比较

5.2 组织模拟中张力作用大小的比较

第6章 全文总结

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表的论文