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金屬材料動態(tài)再結(jié)晶過程的元胞自動機法數(shù)值模擬

摘要

元胞自動機（ＣＡ，Ｃｅｌｌｕｌｍ，Ａｕｔｏｍａｔａ）方法在非線性問題和復(fù)雜動態(tài)系統(tǒng)的模擬上日趨成熟，已經(jīng)成功應(yīng)用于很多科學領(lǐng)域中。在材料學領(lǐng)域中，ＣＡ法在顯微組織形態(tài)及其演變規(guī)律的模擬上體現(xiàn)出了特有的優(yōu)越性．。

論文采用元胞自動機方法，結(jié)合金屬學基本原理，建立了二維、三維動態(tài)再結(jié)晶模型。模型將介觀的位錯演化過程與宏觀的熱加工參數(shù)相耦合，綜合考慮了動態(tài)回復(fù)、形核速率、應(yīng)變速率、位錯密度等的影響，模擬了動態(tài)再結(jié)晶的形核、長大等一系列過程。利用該模型可以計算出位錯密度的演化和動態(tài)再結(jié)晶轉(zhuǎn)變的份數(shù)，動態(tài)地顯示出熱變形過程中再結(jié)晶晶粒的形態(tài)、分布和大小。模擬得到的結(jié)果很好的描述了動態(tài)再結(jié)晶動力學規(guī)律。主要結(jié)論如下：

１．本模型成功的模擬了等軸晶的長：大過程，得到的原始組織形貌與典型的退火結(jié)

構(gòu)相類似，得到的動態(tài)再結(jié)晶組織形貌符合典型動態(tài)再結(jié)晶微觀組織結(jié)構(gòu)的特點。

２．應(yīng)變和應(yīng)變速率對動態(tài)再結(jié)晶的組織有著顯著的影響，當應(yīng)變充分時，應(yīng)變速

率越大，越容易得到均勻細小的再結(jié)晶組織；但當應(yīng)變量較小時，應(yīng)變速率越大，動態(tài)再結(jié)晶越不充分，甚至無法發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。

３．動態(tài)再結(jié)晶平均晶粒尺寸羈與初始晶粒尺寸無關(guān)，，論文從理論上推導(dǎo)證明了

心僅由Ｚｅｎｃｒ－Ｈｏｌｌｏｍｏｎ參數(shù)唯一確定。在丁一定的情況下，ｊ越大，足，越小。

４．本文在二維模型的基礎(chǔ)上成功的建立了三維模型，同樣可以很好的描述Ａｖｒａｍｉ

方程，并且三維模型的動態(tài)再結(jié)晶轉(zhuǎn)變速度要比二維模型快得多。

５．論文采用三維模型對不同的形核方式進行了討論。結(jié)果表明采用應(yīng)變速率確定

形核速率的晶界形核方式和粒子激發(fā)形核方式都是適合于模擬動態(tài)再結(jié)晶過程的模擬方法。并且粒子激發(fā)形核模型得到的穩(wěn)態(tài)再結(jié)晶晶粒更細小。

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