[發明專利]材料熱處理工藝與微觀組織、性能關系數據庫的構建方法

有效

• 申請號: 202110943073.4
• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113609739B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 黃再旺;江亮;羅思華;孟范超;周萍;付佩
• 申請（專利權）人: 中南大學;煙臺大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/08
• 代理公司: 長沙軒榮專利代理有限公司 43235
• 代理人: 叢詩洋

本發明涉及材料制備技術領域，具體為一種材料熱處理工藝與微觀組織、性能關系數據庫的構建方法。本發明采用梯度熱處理方法對一個樣品進行處理，獲取樣品上幾個典型位置的實測溫度曲線，并采用有限元仿真軟件對整個試樣進行溫度場模擬，利用實測溫度曲線對模擬溫度曲線進行校正，以此獲取試樣任意位置的校正溫度曲線，同時表征試樣多點微觀組織和微區性能數據，相比于傳統的“一次實驗，一個試樣”方法，本發明的構建的材料熱處理工藝?微觀組織?性能關系數據庫，實驗次數和樣品數大幅減少，同時可以實現傳統方法無法實現的工藝、微觀組織、性能連續梯度分布，為建立海量的材料熱處理工藝?微觀組織?性能數據庫提供了新的工藝路徑。

技術領域

本發明涉及材料制備技術領域，具體為一種材料熱處理工藝與微觀組織、性能關系數據庫的構建方法。

背景技術

金屬或合金材料采用不同熱處理工藝，其內部的微觀組織具有很大的差異，同時微觀組織又決定了材料的性能，因此，研究材料熱處理工藝對微觀組織、性能的調控作用一直是材料研究的重要環節。

在現有技術中，為了獲得材料熱處理工藝-微觀組織-性能關系，采用的方法具體如附圖1中的傳統方法所示：加工一批次試樣，采用不同熱處理工藝，一個熱處理工藝采用一個試樣，表征不同熱處理工藝下樣品對應的微觀組織，并測定對應樣品的性能。可以看出，傳統方法需要多個試樣和多次熱處理實驗，才能夠獲得熱處理工藝-微觀組織-性能關系數據庫，時間長、成本高。同時，該過程獲得的熱處理工藝參數數據是離散的，難以獲取最優熱處理參數。

發明內容

基于此，本發明采用如圖1中梯度熱處理方法所示的方法構建數據庫，對一個樣品進行梯度熱處理，獲取多個熱處理制度、多個工藝參數，以及對應熱處理制度的多種微觀組織和性能數據，并采用有限元仿真軟件進行模擬，利用實測熱處理制度對模擬溫度曲線進行校正，獲得校正溫度曲線，構建材料熱處理工藝-微觀組織-性能關系數據庫，該過程僅采用一個試樣、一次熱處理實驗即可實現數據庫的建立，解決了現有方法費時費力，數據有限的技術問題。

本發明實施例提供的一種材料熱處理工藝與微觀組織、性能關系數據庫的構建方法，具體包括：

將待測材料加工成棒型試件，并進行梯度熱處理；在所述梯度熱處理過程中，采用溫度檢測儀監測試件外表面沿軸線多個位置的溫度場，獲得多個實測熱處理冷卻溫度曲線；

根據待測材料不同溫度下的熱物性參數，計算初始界面換熱系數，采用有限仿真軟件進行所述試件模擬，獲取試件軸線方向任意位置的模擬熱處理冷卻溫度曲線；

根據所述實測熱處理冷卻溫度曲線按照溫度曲線校正方法進行模擬熱處理溫度曲線校正，獲得試件軸線方向任意位置的校正熱處理冷卻溫度曲線；

測試所述梯度熱處理后的試件沿軸線方向不同位置的微觀結構和性能數據，根據所述校正熱處理冷卻溫度曲線構建熱處理工藝與微觀組織、性能關系數據庫。

進一步的，所述梯度熱處理過程具體為：

將所述溫度監控試件升溫加熱后保溫處理，再從溫度監控試件的一端進行冷卻，其他表面進行保溫處理。

進一步的，所述溫度場的監測位置設置方式主要根據具體的熱處理方式選擇多處典型位置進行溫度檢測，具體為：每間隔2-50mm設置一個。

進一步的，所述溫度曲線校正方法具體包括：

將模擬熱處理冷卻溫度曲線與實測熱處理冷卻溫度曲線進行比較：

當誤差≤5％時，以模擬熱處理冷卻溫度曲線為實際熱處理冷卻溫度曲線；

當誤差＞5％時，根據所述實測熱處理冷卻溫度曲線進行換熱系數的優化迭代，并采用優化迭代后的換熱系數晶型模擬熱處理冷卻溫度曲線校正，直到誤差≤5％，獲得校正熱處理冷卻溫度曲線。