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钛合金塑性成形关键技术进展

杨合 , 武川 , 李宏伟 , 樊晓光 , 张大伟 , 吉喆

中国材料进展

综述了钛合金塑性成形关键技术的发展状况.重点介绍了成形与微观组织演化的研究与发展.在成形方面,主要讨论了省力成形技术在钛合金大型复杂构件成形中的应用,并给出了相关的实例,如钛合金构件的等温成形、连续/间断局部加载成形等;讨论了精确成形技术中的回弹控制与工艺优化等关键问题;在缺陷控制技术方面,主要讨论了如何控制裂纹出现及充填不满等问题;在微观组织演化方面,首先讨论了微观组织的演化机制,如织构与组织形态的演化;其次,讨论了微观组织演化的几种数值建模方法,如内变量法、晶体塑性理论及元胞自动机模型.最后,提出了钛合金构件塑性成形技术领域目前存在的问题与挑战.

关键词: 钛合金 , 等温局部加载 , 大型复杂构件 , 回弹控制 , 工艺优化 , 内变量法 , 晶体塑性有限元 , 元胞自动机

Comparison of Cellular Automaton and Phase Field Models to Simulate Dendrite Growth in Hexagonal Crystals

材料科学技术（英）

关键词: 模型模拟 , 元胞自动机 , 枝晶生长 , 六角形 , 相场 , 金属凝固过程 , 二次枝晶臂间距 , 有限元模型

Ni基耐热合金凝固过程的元胞自动机方法模拟

张林 , 王元明 , 张彩碚

金属学报

以温度扩散方程、多组元的溶质扩散方程以及枝晶尖端生长的LGK模型为基础,建立了Ni基耐热合金凝固过程的元胞自动机模型.利用这个模型模拟了凝固过程中不同冷却速率下晶粒微观结构的演化对模基表面与铸件内部的均匀形核、晶粒生长、扩散过程以及固/液界面的曲率等对凝固过程中晶粒微观结构演化的影响分别进行了讨论.

关键词: 元胞自动机 , null , null , null

Al-7Si-0.36Mg合金定向凝固一次枝晶臂间距实验和模拟

陈瑞 , 许庆彦 , 柳百成

中国有色金属学报

通过Al-7Si-0.36Mg合金定向凝固实验和元胞自动机模型，开展定向凝固枝晶形貌演化和一次枝晶臂间距选择过程的实验和模拟。结果表明：在给定的凝固条件下，一次枝晶臂间距范围是一个连续的变化区间。在恒定温度梯度和不同凝固速度条件下，测得Al-7Si-0.36Mg合金一次枝晶臂间距上限值(λmax)、下限值(λmin)和平均值(λave)以及生长速率之间的关系，且上限值和下限值的比值接近3。模拟结果与实验结果的吻合程度明显优于Hunt?Lu等解析模型的预测结果，表明CA模型在枝晶定向凝固过程枝晶形貌演化模拟和枝晶臂间距预测等方面的准确性。结合模拟研究和文献调研分析影响定向凝固一次枝晶臂选择的因素，包括抽拉速度v、温度梯度G、界面能大小、溶质扩散系数DL、枝晶生长取向与热流方向的偏离角度θ等。

关键词: 定向凝固 , 枝晶臂间距 , 生长速度 , 元胞自动机 , 数值模拟

合金钢氮化与氮化物沉淀动力学的元胞自动机模拟研究

魏秀琴 , 邓章铭 , 周浪

材料科学与工程学报 doi:10.3969/j.issn.1673-2812.2003.06.027

应用元胞自动机模型对合金钢表面氮化及扩散层中氮化物沉淀过程进行了计算机模拟.考察了过程的动力学和沉淀相尺寸与分布特征,以及氮势和稳定氮化物形成元素含量对它们的影响.结果表明氮化过程动力学为抛物线型,抛物线速率常数k随氮势提高呈线性增大;氮化物形成元素含量XM对氮化速率也有影响,k～XM基本呈线性正比关系;表面渗氮层内的稳定氮化物沉淀相颗粒尺寸与体积分数则随氮势的降低而增大.

关键词: 氮化 , 沉淀 , 元胞自动机 , 计算机模拟

GCr15钢双道次热变形过程的元胞自动机模拟

邓小虎 , 张立文 , 曲周德

材料热处理学报

建立了一类双道次热变形过程的二维元胞自动机模型.模型综合考虑了热变形过程涉及的动态再结晶、静态回复、静态再结晶、亚动态再结晶和晶粒长大等单个的物理现象.利用模型对GCr15钢的双道次热压缩过程进行了模拟,讨论了变形温度、应变速率、初始晶粒尺寸、第一道次变形量以及道次间隔时间对微观组织演变、流变应力行为和再结晶动力学的影响.将模拟结果和已获得的实验结果进行比较,吻合较好.

关键词: GCr15钢 , 双道次热压缩 , 微观组织演变 , 元胞自动机

基于元胞自动机的薄膜磁滞回线的计算机模拟

王昊 , 廖聪维 , 吴保磊 , 叶雪枫 , 杨晓非

功能材料

利用Stoner-Wohlfarth模型,概率型元胞自动机的模型和算法,在考虑了退磁场和交换作用的情况下对薄膜的磁滞回线进行了模拟,比较了温度以及和易轴取向变化时磁化曲线以及剩磁矩形比和矫顽力的不同及变化趋势.退磁场和交换作用的引入对磁化翻转过程有显著的影响,剩磁矩形比和矫顽力都有不同程度的提高.

关键词: 元胞自动机 , Co薄膜 , 磁滞回线 , 退磁场 , 交换作用

基于改进转变规则的晶粒长大CA模型

麻晓飞 , 关小军 , 刘运腾 , 申孝民 , 王丽君 , 宋述同 , 曾庆凯

中国有色金属学报

为建立一个具有更好物理基础的晶粒长大仿真模型,采用CA法,基于热力学和能量机制,提出元胞取向状态转变的二次判断方式,制定相应的转变规则,并对不同温度和材料迁移激活能条件下晶粒长大过程进行模拟研究.模拟结果较准确地反映正常晶粒长大规律以及温度和材料迁移激活能的影响规律,且得到实际观察和相关理论的验证.

关键词: 元胞自动机 , 计算机模拟 , 晶粒长大 , 转变规则

AZ91镁合金的热压缩行为(Ⅱ)——元胞自动机模拟

刘六法 , 丁汉林 , 鎌土重晴 , 丁文江 , 小島陽

中国有色金属学报

采用基于动态再结晶的元胞自动机模型模拟分析AZ91镁合金热压缩过程中的流变行为及组织演变.模型中,通过参数的引入间接地考察第二相粒子对增加位错增长速率及降低晶界移动速率的影响.对比分析应力-应变曲线、组织演变、稳态组织中的平均晶粒尺寸及晶粒边数分布,模拟结果与实验结果的良好一致性表明本文作者提出的元胞自动机模型可以用于AZ91合金动态再结晶过程的模拟研究.

关键词: AZ91合金 , 热压缩 , 动态再结晶 , 析出相 , 元胞自动机

应用元胞自动机模型模拟析出相对材料晶粒长大的影响

关小军 , 麻晓飞 , 王丽君 , 刘运腾 , 申孝民 , 宋述同 , 曾庆凯

材料热处理学报

为了探讨元胞自动机(CA)方法模拟析出相粒子对材料晶粒长大过程影响的应用,在现有晶粒长大CA模型的基础上,综合应用曲率驱动机制和能量驱动机制,建立了适合于含有析出相粒子材料和具有新转变规则的晶粒长大模型,应用该模型对含有不同体积分数析出相粒子的材料晶粒长大过程进行了仿真模拟和定量分析.结果表明:所建模型能够较准确地反映析出相粒子对晶粒长大过程影响的基本规律,且更加敏感地反映了析出相粒子体积分数对晶粒长大过程的影响;随着析出相粒子体积分数的逐渐增加,晶界脱钉现象不易发生且晶粒长大指数不断减小.

关键词: 元胞自动机 , 模型 , 晶粒长大 , 析出相粒子 , 体积分数