铝合金应变诱导晶粒异常长大行为的晶体塑性-相场法耦合模拟

提出一种预测变形铝合金在退火过程中应变诱导晶粒异常长大行为的介观耦合建模方法.基于晶体塑性有限元法(CPFE)计算塑性变形中的位错密度和变形储能分布;以储能和局部界面曲率为晶界迁移驱动力,建立基于连续场法的改进相场(PF)模型,并采用插值法将CPFE计算结果向PF模型进行映射,实现CPFE-PF的耦合模拟.采用理想双晶组织模拟初步校准PF模型,然后将该CPFE-PF耦合模型应用于变形AA3102铝合金退火过程的多晶组织演化模拟,进一步验证模型有效性.结果表明,退火时变形基体中的低储能形核点优先长大;而当变形量在临界塑性应变附近时,由于结晶形核数量的有限性和储能分布的不均匀性,将产生晶粒异常长大...

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Published in中国有色金属学报（英文版） Vol. 32; no. 12; pp. 3873 - 3886
Main Authors 刘如学, 李凯, 周国伟, 唐伟琴, 沈耀, 唐鼎, 李大永
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240%上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240%上海交通大学材料科学与工程学院,上海200240 2022
Subjects
晶粒异常长大
再结晶
recrystallization
abnormal grain growth
储存变形能
晶体塑性
stored deformation energy
相场
phase field
crystal plasticity
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ISSN1003-6326
DOI10.1016/S1003-6326(22)66064-3

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Summary:提出一种预测变形铝合金在退火过程中应变诱导晶粒异常长大行为的介观耦合建模方法.基于晶体塑性有限元法(CPFE)计算塑性变形中的位错密度和变形储能分布;以储能和局部界面曲率为晶界迁移驱动力,建立基于连续场法的改进相场(PF)模型,并采用插值法将CPFE计算结果向PF模型进行映射,实现CPFE-PF的耦合模拟.采用理想双晶组织模拟初步校准PF模型,然后将该CPFE-PF耦合模型应用于变形AA3102铝合金退火过程的多晶组织演化模拟,进一步验证模型有效性.结果表明,退火时变形基体中的低储能形核点优先长大;而当变形量在临界塑性应变附近时,由于结晶形核数量的有限性和储能分布的不均匀性,将产生晶粒异常长大现象.
ISSN:1003-6326
DOI:10.1016/S1003-6326(22)66064-3