金属动态再结晶过程组织演变的多相场模拟

摘要

金属热加工过程中的动态再结晶引起的组织演化难以通过实验实时观察，为了深入了解热加工过程中动态再结晶组织变化规律，为热加工工艺参数的制定提供依据。
　　 本文基于Ginzburg-Landau动力学方程，构造多相场法与位错密度计算相耦合的物理模型，模拟了热加工过程中的动态再结晶引起的组织演化过程。研究了不同温度和不同应变速率下的动态再结晶过程，阐述了应力-应变曲线由单峰形式转变为多峰形式的原因；对多阶段变形过程进行了系统模拟，研究了静态回复对动态再结晶过程的影响，分析了不同的热加工参数对动态再结晶动力学的影响，证明了在变形间断过程中，晶粒尺寸不断增大，较高的变形温度和较低的应变速率可以加速动态再结晶过程。在此基础上，结合实际加工过程中可能存在材料变形不均匀造成储存能分布不均的问题，分析了初始不同储存能对动态再结晶过程的影响。此外，本文首次将第二相引入到多相场模拟当中，实现了相场变量在第二相与基体之间平滑的过渡，研究了第二相对晶界迁移的钉扎作用，利用验证的模型，研究了不同形状及不同含量的第二相对动态再结晶过程的影响。这些结果与文献中报道的实验和模拟结果比较，具有很好的一致性，表明建立的模型具有较大实用性。