[發明專利]一種模擬GH4169合金靜態再結晶行為的元胞自動機方法

有效

• 申請號: 201610060605.9
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105653822B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 藺永誠;劉延星;陳明松
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種模擬GH4169合金靜態再結晶行為的元胞自動機方法，該方法包括以下步驟：(1)生成初始微觀組織；(2)模擬靜態再結晶行為。本發明是一種基于物理機制的靜態再結晶模擬方法，可以準確地模擬GH4169合金靜態再結晶行為，為合理制定GH4169合金熱加工工藝提供技術支撐。

技術領域

本發明涉及一種模擬GH4169合金靜態再結晶行為的元胞自動機方法，屬于熱加工工程技術領域。

背景技術

GH4169合金具有優異的高溫強度、抗疲勞、抗蠕變、抗氧化和耐腐蝕性能，被廣泛用于制造航空發動機的關鍵零部件：如渦輪盤、壓氣機盤、機匣等。大型復雜GH4169合金零部件通常采用鍛造、軋制、擠壓等多道次熱變形方式成形。在這些零部件的成形過程中，合金的微觀組織演變十分復雜。在熱成形的道次間隔時間和變形后的保溫階段，靜態回復、靜態再結晶或亞動態再結晶等都會發生。這會顯著地改變合金的微觀組織，進而影響鍛件的品質。為了獲得高品質的GH4169合金零部件，亟需一種可以精確預測合金微觀組織演變的方法，為熱成形工藝優化提供可靠的組織預測手段。

然而，由于GH4169合金組織在靜態再結晶過程中演變規律十分復雜，目前尚缺少能精確模擬GH4169合金道次間隔時間內微觀組織演變的方法。針對這一難題，本發明提供了一種可以模擬GH4169合金靜態再結晶行為的元胞自動機方法。本發明的創新性在于，在元胞模型中引入了影響再結晶行為的主要物理因素，極大地提高了模型的預測精度，提出的方法通過實施例進行了驗證，結果表明本方法可以有效地模擬GH4169合金靜態再結晶行為。

發明內容

本發明的目的在于提供一種模擬GH4169合金靜態再結晶行為的元胞自動機方法，該方法是基于物理機制建立的，可以精確地預測GH4169的靜態再結晶過程中晶粒組織的形核和長大規律。

為達到上述目的，本發明采取的技術方案是：一種模擬GH4169合金靜態再結晶行為的元胞自動機方法，該方法包括以下步驟：

步驟1：生成初始微觀組織的步驟；

步驟2：模擬靜態再結晶行為的步驟；

步驟1包括如下子步驟：

(1)選定模擬區域，將模擬區域離散為由元胞構成的網格，設定總的模擬步數；

(2)給元胞狀態變量賦初值，元胞狀態變量包括晶粒編號變量和晶粒取向變量；

(3)在選定模擬區域內隨機選取N_g個元胞，并給所選取的N_g個元胞賦不同的晶粒編號變量和晶粒取向變量；

(4)對所有元胞逐一進行以下計算：假設當前元胞的狀態轉變為鄰居元胞的狀態，計算系統能量的變化，若系統能量降低，則將當前元胞的狀態轉變為鄰居元胞的狀態；

(5)重復步驟1的子步驟(4)，直至完成總的模擬步數；

步驟2包括如下子步驟：

(1)確定時間步長Δt和總模擬時間t_total，為元胞狀態變量賦初值；元胞狀態變量包括位錯密度變量、再結晶次數變量、晶界遷移距離變量、晶粒編號變量以及晶粒取向變量；位錯密度變量初值為ρ₁，再結晶次數變量初值為0，晶界遷移距離變量初值為0，晶粒編號變量和晶粒取向變量以步驟1的計算結果為初值；

(2)模擬靜態再結晶形核的子步驟；

(3)模擬靜態再結晶晶粒長大的子步驟；

(4)判斷是否達到總模擬時間，若未達到，則再次執行子步驟(2)和子步驟(3)，若已經達到總模擬時間，停止模擬；

步驟2的子步驟(2)包括如下步驟：