金屬塑性成形過(guò)程中,晶粒度是影響產(chǎn)品性能的一個(gè)重要指標(biāo),細(xì)化晶�？娠@著提高材料的綜合性能。在實(shí)際熱加工過(guò)程中,動(dòng)態(tài)再結(jié)晶是材料動(dòng)態(tài)軟化及晶粒細(xì)化的主要手段。本文在實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,分析了Q235低碳鋼在不同熱加工參數(shù)下的動(dòng)態(tài)組織演化特征,建立了影響材料內(nèi)部性能質(zhì)量的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶模型,運(yùn)用熱-力耦合有限元法及晶粒尺寸計(jì)算模型對(duì)Q235低碳鋼的熱塑性變形過(guò)程進(jìn)行了計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬,預(yù)測(cè)了材料熱變形后的晶粒尺寸,為定量預(yù)測(cè)材料熱成形過(guò)程中的組織演變情況,以及發(fā)展材料工藝過(guò)程的優(yōu)化設(shè)計(jì)和控制一體化技術(shù)提供了基礎(chǔ)。 本文的研究工作包括: Q235低碳鋼高溫變形時(shí)本構(gòu)關(guān)系模型的建立。以Q235低碳鋼在Gleeble-1500熱力模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的等溫恒應(yīng)變速率下的壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果為基礎(chǔ),系統(tǒng)研究了材料的流動(dòng)應(yīng)力與熱力參數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系,提出了描述材料本構(gòu)關(guān)系的模型,數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明:模型具有預(yù)報(bào)精度高,便于對(duì)材料加工過(guò)程進(jìn)行數(shù)值模擬的優(yōu)點(diǎn),從而為準(zhǔn)確模擬工件的變形過(guò)程奠定了基礎(chǔ)。 材料動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程分析及實(shí)驗(yàn)研究。運(yùn)用材料在Gleeble-1500熱力模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行的恒應(yīng)變速率下的壓縮實(shí)驗(yàn)結(jié)果及等溫條件下的晶粒尺寸測(cè)量結(jié)果,確立了材料熱變形激活能、峰值應(yīng)變、動(dòng)態(tài)再結(jié)晶開始應(yīng)變與Z參數(shù)的函數(shù)關(guān)系;建立了材料發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的臨界條件以及動(dòng)態(tài)再結(jié)晶過(guò)程的數(shù)學(xué)模型;這些模型的建立為預(yù)測(cè)熱塑性變形后晶粒尺寸奠定了理論基礎(chǔ)。 傳熱-變形-組織演變仿真模擬系統(tǒng)的建立�；跓�-力耦合剛/粘塑性有限元法的數(shù)學(xué)模型,建立能夠模擬高溫變性過(guò)程的剛/粘塑性有限元模擬系統(tǒng);聯(lián)合變形模擬系統(tǒng)與材料微觀組織演變計(jì)算程序建立熱塑性加工產(chǎn)品晶粒尺寸的仿真模擬系統(tǒng)。為進(jìn)行熱塑性加工過(guò)程的數(shù)值模擬、晶粒尺寸預(yù)報(bào)及生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供了現(xiàn)實(shí)計(jì)算工具。 熱塑性成型質(zhì)量控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。對(duì)熱壓縮后材料的晶粒尺寸進(jìn)行了預(yù)測(cè)計(jì)算,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行的對(duì)比表明:所建立的材料相關(guān)模型及仿真模擬系統(tǒng)是正確可靠的。 上述研究工作對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中保證的產(chǎn)品的性能質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、縮短產(chǎn)品試制周期、減少試制費(fèi)用等都具有十分重要的意義,這種模擬及優(yōu)化技術(shù)將成為熱塑性加工工藝設(shè)計(jì)的重要工具。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2006
【中圖分類】：TG142.15
【部分圖文】：

- 16 -圖 2-2 原始坯料的奧氏體組織 Gleeble-1500 型熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行，在m的圓柱試樣。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中的具體實(shí)驗(yàn)參數(shù)，1273，1223K；變形速率分別為：0.1，0進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每一種變形條件下的變形量均水淬以保持樣品高溫變形后的組織狀態(tài)，如圖 2-3 所示。試樣以 10K/s 的加熱速率/s 的速率降溫到變形溫度，保溫 30s 以消除度下變形，所有試樣在變形結(jié)束后迅速淬

不同變形條件下晶粒尺寸分布的模擬結(jié)果與樣品心40μmd)應(yīng)變速率0.1s-1，變形溫度1323K

的影響知，當(dāng)其它條件相同時(shí)，變形速度增加，會(huì)導(dǎo)致同一且在同一變形程度時(shí)，變形體內(nèi)晶粒尺寸的最大最小形速度增加，會(huì)加劇圓柱體內(nèi)的組織不均勻程度。這熱系數(shù)小，變形速度增加，變形熱效應(yīng)加大，溫度上升加快，易造成晶粒粗大，同時(shí)溫度分布更加不均，局變形速率高，變形不均勻性明顯，可能導(dǎo)致變形較大晶，導(dǎo)致該區(qū)域反復(fù)出現(xiàn)變形-再結(jié)晶-變形-再結(jié)晶過(guò)不均勻性，使變形體內(nèi)的組織不均勻現(xiàn)象更加嚴(yán)重。塑性加工過(guò)程中，宜采用較小速度來(lái)保證變形均勻，止金屬過(guò)熱，避免引起晶粒粗大。圖 4-3 Q235 熱壓縮時(shí)的流線分布

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