HC276高温合金热变形组织演变元胞自动机模拟

作     者：靳琛 

作者单位：大连理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张驰

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：HC276高温合金 动态再结晶 亚动态再结晶 变应变速率 元胞自动机 

摘      要：近年来,航空航天,核工业,石油化工领域发展迅速,促进了高温合金的研究与发展。Ni-Cr-Mo基高温合金HC276是一种典型的高温合金,拥有良好的抗点腐蚀和应力腐蚀等性能,在各种氧化性介质和还原性介质中均有良好的稳定性,被广泛应用于航空航天与海洋科学等一系列领域。HC276高温合金加工过程中会伴随着许多热变形机制,包括动态再结晶、亚动态再结晶等。不同的加工过程会使微观组织各不相同,微观组织的不同又决定了材料力学性能等性能的差异。因此,需通过对工艺的调整来得到具有良好性能的HC276高温合金材料。在实际生产过程中,微观组织的演化难以观察,通过计算机模拟可以有效解决这一问题。本文将元胞自动机(CA)与热变形机制相结合,对HC276高温合金热变形中动态再结晶,亚动态再结晶以及变工况动态再结晶过程进行模拟,主要研究内容和结论如下:1.通过热模拟实验机对HC276高温合金试样进行单道次热压缩实验。基于位错密度增长理论、再结晶形核理论与再结晶晶粒长大等物理冶金学原理和实验结果,建立动态再结晶元胞自动机模型。结果表明,CA模型能够有效模拟并预测组织在热变形过程的演化规律。随着热加工温度的上升,材料的再结晶平均晶粒尺寸与再结晶分数都会有一定程度的增大;而应变速率的上升会使材料的再结晶平均晶粒尺寸与再结晶分数都会有一定程度的减小。2.通过热模拟实验机对HC276高温合金试样进行双道次热压缩实验。基于热压缩过程中的物理冶金学原理与道次间歇晶粒长大等原理和实验结果,建立亚动态再结晶元胞自动机模型。结果表明,道次间歇时间和温度等因素都会对微观组织造成影响。道次间歇时间的延长与温度的升高都会使亚动态再结晶程度升高,再结晶晶粒尺寸与再结晶分数都会增大。通过模拟与实验结果对比,CA模型能够有效模拟并预测材料的亚动态再结晶过程。3.通过热模拟实验机对HC276高温合金试样进行变应变速率的单道次热压缩实验。基于实验结果,单道次动态再结晶模型,并将热压缩过程分为应变速率不同的两个阶段,建立变工况动态再结晶元胞自动机模型。结果表明,保持某一阶段应变速率不变,另一阶段的应变速率越小,材料的再结晶分数与再结晶晶粒尺寸越大。通过模拟与实验结果对比,CA模型能够有效模拟并预测材料的变工况动态再结晶过程。