马氏体合金钢3J33b磨削力热载荷–晶粒尺寸演变的动态迭代作用机制研究

目的探究微磨削过程中微磨削力热–晶粒尺寸演变的动态迭代作用机制,构建考虑动态迭代作用的磨削力热模型,提高微磨削力热的预测精度。方法基于金属材料再结晶理论,探究磨削各阶段弹塑性变形作用下材料晶粒尺寸的演变规律。基于微观组织增强理论,分析微磨削加工过程中材料的流动应力,揭示多颗磨粒重复加载作用下晶粒尺寸演变–微磨削力热的动态迭代作用机制,通过微磨削实验进行实验验证。最后基于灵敏度分析,探究不同工艺参数组合下马氏体合金钢塑性变形和材料去除机理。结果考虑动态迭代作用的磨削力预测模型的预测值在切向力的平均相对误差为31.51%,法向上的平均误差为27.40%,传统模型磨削力预测值切向力平均相对误差为40.82%,法向力平均相对误差为39.54%。考虑微磨削力热–晶粒尺寸演变的动态迭代作用的磨削温度最大温度预测值的平均相对误差为12.97%,而传统的磨削温度预测值的平均相对误差为16.14%。磨削力随着线速度的增大而减小,随着进给量、磨削深度和晶粒尺寸的增大而增大。磨削温度随着线速度和磨削深度的增大而增大,随着进给量和晶粒尺寸的增大而减小。结论考虑微磨削力热–晶粒尺寸演变的动态迭代作用的磨削力热预测模型比传统力热预测模型更接近于实验值,预测精度更高。

变形温度对镁合金等通道转角挤压晶粒尺寸演变影响的有限元模拟

目的研究变形温度对AZ31B镁合金等通道转角挤压(ECAP)过程中晶粒尺寸演变的影响。方法建立AZ31B镁合金动态再结晶和晶粒长大数学模型,采用Fortran语言编写晶粒演变子程序,并通过商用有限元软件MARC的二次开发接口,建立耦合微观组织演变的AZ31B镁合金等通道转角挤压有限元模型,研究变形温度对等通道转角挤压过程应变场、再结晶百分数和晶粒尺寸的影响规律,并与实验结果进行比较。结果随变形温度从200℃增至400℃,原子热激活效应增强,再结晶百分数从75.37%增加至99%,平均晶粒尺寸从6.67μm增加至25.7μm,且晶粒尺寸分布均匀性增大,但是200℃变形的ECAP试样出现开裂。结论在250~300℃温度区间内进行ECAP变形,有助于获得细小均匀的微观组织,同时避免出现变形开裂。

齿轮轴承钢坯模锻过程晶粒尺寸演变模拟

齿轮轴承钢坯模锻过程中不同部位的形变参数变化极不均匀,晶粒尺寸演变规律复杂多变。通过Gleeble等温热压缩试验获得材料物性参数,利用YLJ再结晶模型对有限元软件DEFORM-3D进行二次开发,进而模拟出模锻过程中齿轮轴承钢坯的晶粒尺寸演变规律。研究发现:齿轮轴承钢坯晶粒尺寸在锻造期呈脉冲变化,不同部位的晶粒在再结晶期增长幅值不一样,底部边缘和中下部晶粒尺寸易粗化,中心和中上部晶粒尺寸比较小;将锻件心部和底部边缘的晶粒形貌和晶粒尺寸与模拟结果进行对比,模拟与实际结果对应良好。提出的晶粒演变模拟方法能很好预测模锻过程复杂的晶粒尺寸演变规律。

GH3028镍基合金的热变形动态再结晶及微观组织演变

目的研究GH3028镍基合金动态再结晶过程中的晶粒尺寸变化情况,明晰微观组织形貌的演变规律。方法利用DST3000PC型动态热模拟实验机,在温度为1050~1300℃、应变速率为1×10^(-3)~1×10^(-1) s^(-1)、最大应变量为58%的条件下对GH3028镍基合金进行热压缩实验,通过构建动态再结晶和晶粒尺寸演变数值计算模型并结合实验进行验证。结果峰值应力随温度的上升而有所下降,在1050~1300℃温度范围内,温度越高,合金试样越容易趋于稳态,动态再结晶特点越为明显。通过对实验数据进行优化和拟合,根据峰值应力值计算出热变形激活能Q为516 kJ/mol,进而求解出热变形方程。建立动态再结晶模型及晶粒尺寸模型,观察动态再结晶过程中的微观组织,发现当温度、应变速率不变时,动态再结晶的体积分数随应变量的增大而增大。温度的提升会显著增大动态再结晶体积分数和动态再结晶晶粒尺寸。晶粒尺寸受温度和应变速率的双重影响逐渐趋于稳态变化。结论通过对模型预测值与实际实验数据进行对比,发现该模型可以实现对晶粒尺寸变化的预测,模型预测平均晶粒尺寸与实验平均晶粒尺寸的相对误差为2.36%,说明该模型对动态再结晶晶粒尺寸的控制具有指导意义。

Precipitation location of secondary phase and microstructural evolution during static recrystallization of as-cast Ti-25V-15Cr-0.3Si titanium alloy

The microstructural evolution and precipitation location of the secondary phase of an as-cast Ti-25 V-15 Cr-0.3 Si titanium alloy were investigated via isothermal compression experiments and heat treatment. The average aspect（length-to-width） ratio, average area and size of the grains at different heat treatment temperatures and holding time were analyzed and the effects of deformation and annealing time on the grain area and size were considered. It was found that the grain size was strongly influenced by the height reduction and holding time. Grain growth was significant when annealing time increased from 10 min to 2 h at 950 °C and height reduction of 30%; however, grain growth was minimal at annealing time between 2 and 4 h. Many dispersion particles were observed to form in continuous chains; the precipitation location was confirmed to be along initial grain boundaries, and the dispersion particles were identified to be Ti5 Si3 phase by TEM.

18CrNiMo7-6齿轮钢动态再结晶模型和数值模拟

利用Gleeble-3500热模拟机对18CrNiMo7-6齿轮钢进行单道次压缩试验,旨在探索钢材在不同变形温度和应变速率下的动态再结晶行为及晶粒尺寸演变规律。通过建立动态再结晶模型和晶粒尺寸模型,并利用Deform-3D有限元仿真软件进行模拟,揭示了试样中心区域的完全再结晶特征及其随温度变化的扩展趋势。模拟结果表明:试样中心区域完全再结晶,并随着变形温度的增大而扩大。低应变速率条件下,由于畸变能和位错积累的不足,使得不完全再结晶区域增加。晶粒尺寸随变形温度的降低而减小,但可能导致混晶。同时,低应变速率时中心和膨胀区的晶粒尺寸普遍较大,而随着变形的增加,晶粒尺寸在两端呈现出相反的变化趋势,这种混晶现象尤为显著。