金屬塑性成形過程中,晶粒度是影響產(chǎn)品性能的一個重要指標(biāo),細(xì)化晶粒可顯著提高材料的綜合性能。在實際熱加工過程中,動態(tài)再結(jié)晶是材料動態(tài)軟化及晶粒細(xì)化的主要手段。本文在實驗研究結(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)量的動態(tài)再結(jié)晶模型,運用熱-力耦合有限元法及晶粒尺寸計算模型對Q235低碳鋼的熱塑性變形過程進行了計算機數(shù)值模擬,預(yù)測了材料熱變形后的晶粒尺寸,為定量預(yù)測材料熱成形過程中的組織演變情況,以及發(fā)展材料工藝過程的優(yōu)化設(shè)計和控制一體化技術(shù)提供了基礎(chǔ)。 本文的研究工作包括: Q235低碳鋼高溫變形時本構(gòu)關(guān)系模型的建立。以Q235低碳鋼在Gleeble-1500熱力模擬實驗機上進行的等溫恒應(yīng)變速率下的壓縮實驗結(jié)果為基礎(chǔ),系統(tǒng)研究了材料的流動應(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)報精度高,便于對材料加工過程進行數(shù)值模擬的優(yōu)點,從而為準(zhǔn)確模擬工件的變形過程奠定了基礎(chǔ)。 材料動態(tài)再結(jié)晶過程分析及實驗研究。運用材料在Gleeble-1500熱力模擬實驗機上進行的恒應(yīng)變速率下的壓縮實驗結(jié)果及等溫條件下的晶粒尺寸測量結(jié)果,確立了材料熱變形激活能、峰值應(yīng)變、動態(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)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界條件以及動態(tài)再結(jié)晶過程的數(shù)學(xué)模型;這些模型的建立為預(yù)測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)。為進行熱塑性加工過程的數(shù)值模擬、晶粒尺寸預(yù)報及生產(chǎn)工藝優(yōu)化提供了現(xiàn)實計算工具。 熱塑性成型質(zhì)量控制系統(tǒng)的實驗驗證。對熱壓縮后材料的晶粒尺寸進行了預(yù)測計算,與實驗結(jié)果進行的對比表明: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。 上述研究工作對于實際生產(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)計的重要工具。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：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 型熱模擬實驗機上進行，在m的圓柱試樣。實驗過程中的具體實驗參數(shù)，1273，1223K；變形速率分別為：0.1，0進行實驗，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，變形速度增加，會導(dǎo)致同一且在同一變形程度時，變形體內(nèi)晶粒尺寸的最大最小形速度增加，會加劇圓柱體內(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。塑性加工過程中，宜采用較小速度來保證變形均勻，止金屬過熱，避免引起晶粒粗大。圖 4-3 Q235 熱壓縮時的流線分布

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本文編號：2818352