热锻成形过程微观组织模拟的研究概况.pdf

《热锻成形过程微观组织模拟的研究概况.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、热锻成形过程微观组织模拟的研究概况王丽娟(厦门海洋职业技术学院，厦门361012)摘要：概述金属热锻成形过程中的微观组织演变模拟及其相关模型的研究概况，详细评述了描述材料组织演变的数值模型和随机模型，并指出了现有模型研究中存在的不足及今后的研究重点．关键词：热锻成形；组织模拟；数值模拟中图分类号：TG301文献标识码：A文章编号：1005—8354(2010)02-0023-04StudyonMicrostructureSimulationduringHotForgingShapingWANGLi-juan(Xi

2、amenOceanVocationalCollege，Xiamen361012，China)Abstract：／nthispaper．thedevelopmentandthemodelofthemicrostructureevolution讥theprocessofmetalhot-forginghavebeensummarized．Thenumericalmodelandstochasticmodelwerereviewedindetailandtheemphasisoftheresearchinthefutu

3、reWaspointout．Keywords：hot-forgingshaping；microstructuresimulation；numericalsimulationO引言热锻工艺因为具有细化工件晶粒和提高工件强度的优点，被广泛应用于机械、冶金、造船、航空、航天、兵器以及其他许多工业生产部门，在国民经济中占有极为重要的地位．随着我国跻身世界钢铁生产大国的行列，汽车制造业、飞机制造业以及发电设备、机车、轮船制造业的飞速发展，对锻件需求量日益增大，必然促进热锻技术的发展．热锻成形工艺的目标除了满足产品的基本形状

4、尺寸精度和表面质量的要求外，更重要的是通过材料的变形改善零件内部的微观组织从而提高产品的综合机械性能，而直接决定产品综合机械性能的便是材料在成形过程中的微观组织变化及最终产品的组织结构．因此，对热锻过程进行微观组织模拟可以在实际成形前预测成形的微观组织变化结果，从而对工艺方案进行优化，以达到减少调试和修模次数，缩短产品开发周期，降低产品开发成本的目的，并且可以节省昂贵的实验费用．因此，近年来，热锻成形过程的微观组织模拟技术已经成为国内外学者研究的热点．1热锻成形过程中微观组织模拟模型的产生与发展在热锻成形过程中，

5、由于高温和变形的同时作用，材料的微观组织将发生明显的变化，例如动态、静态回复与动态、静态再结晶、晶粒长大及相变等．要想完成对微观组织的数值模拟，必须首先将微观组织的上述变化过程模型化，即建立材料微观组织(晶粒尺寸、动态再结晶百分比、各相的体积百分比)与变形工艺参数间的量化关系，然后将模型写入有限元软件，通过有限元计算得到组织变化的预报结果．对于组织模拟技术而言，模拟的有效性取决于模拟软件的功能和组织模拟模型与实际物理机制的接近程度．近年来，随着有限元模拟软件模拟结果的日趋成熟，建立准确的组织演变模型已经成为组织模

6、拟技术中的核心问题．微观组织模拟开始于20世纪60年代，1966年英国Sheffield国际热加工会议以后，外国学者对热加工收稿日期：20t0-01—18作者简介：王丽娟(1982一)，女，硕上，现在厦门海洋职业技术学院轮机教研室担任轮机相关专业基础课(《机械制图》)的教学任务技术篇2010年第二期23中的基本软化机理、微观组织性能的预报和控制等进行了大量的研究．70年代，Sellars等提出在轧制及其冷却过程中，金属和合金发生的组织变化可以用数学模型来描述其主要特征，明确提出了组织模拟模型这一概念，并对碳钢、工

7、业纯铝、工业纯铜板材轧制过程中的微观组织变化进行了数值模拟，建立了晶粒尺寸与再结晶体积百分比的半经验公式¨1．然而，在其后的10年左右的时间里，这一想法并没有得到人们应有的重视，直到20世纪90年代初，有关组织模拟模型的研究文章才陆续出现，并引起越来越多研究者的极大兴趣．研究的材料从最初的碳钢扩展到高温合金和有色合金，如铝合金、钛合金等，应用领域也从轧制扩展到锻造、铸造、焊接等方面．目前，碳钢热锻过程的组织演变模型已经发展的较为完善，高温合金、有色合金领域有待进一步深入研究．2金属热锻成形过程中微观组织演变模型的

8、类型近年来，各国学者在微观组织模拟模型的建立方面开展了深入的研究，提出了多种形式的模型．由于材料的多样性，目前还很难做到用通用模型来表示所有材料和所有变形范围内的微观组织变化，实际模拟时，必须根据材料种类选择适当的模型形式．目前的组织模拟模型大致可以分为数值模型和随机模型两大类．3．1数值模型在数值模型里，金属和合金在变形过程中的微观组织状态是宏观变形参数(温度、应变速率