一种模拟和预测金属锻造过程动态再结晶的新方法

doi:10.11900/0412.1961.2014.00142

金属学报

2014, Vol. 50

Issue (9): 1128-1136 DOI: 10.11900/0412.1961.2014.00142

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一种模拟和预测金属锻造过程动态再结晶的新方法

鲁世强(

), 王克鲁, 李鑫, 刘诗彪

南昌航空大学航空制造工程学院, 南昌 330063

A NEW METHOD FOR SIMULATING AND PREDICT- ING DYNAMIC RECRYSTALLIZATION IN METAL FORGING

LU Shiqiang(

), WANG Kelu, LI Xin, LIU Shibiao

School of Aeronautical Manufacturing Engineering, Nanchang Hangkong University, Nanchang 330063

引用本文:

鲁世强, 王克鲁, 李鑫, 刘诗彪. 一种模拟和预测金属锻造过程动态再结晶的新方法[J]. 金属学报, 2014, 50(9): 1128-1136.
Shiqiang LU, Kelu WANG, Xin LI, Shibiao LIU. A NEW METHOD FOR SIMULATING AND PREDICT- ING DYNAMIC RECRYSTALLIZATION IN METAL FORGING[J]. Acta Metall Sin, 2014, 50(9): 1128-1136.

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摘要:

提出了一种将功率耗散图预测的动态再结晶热力参数范围与有限元模拟相结合, 来模拟和预测金属锻造过程动态再结晶的方法. 该方法通过二次开发引入到Deform 3D有限元软件系统后, 利用该系统成功模拟和预测了TC11钛合金在工艺参数为(1020 ℃, 0.1 s^-¹), (1050 ℃, 0.1 s^-¹)和(1050 ℃, 10 s^-¹)时, 恒应变速率压缩过程中发生动态再结晶的区域及其变化规律, 模拟预测结果与实验结果吻合较好.

关键词 ：功率耗散图, 有限元, 动态再结晶, 模拟与预测, TC11钛合金

Abstract：

The window of thermomechanical parameters where dynamic recrystallization occurs can be predicted according to the power dissipation map based on dynamic materials model, and the distribution of thermomechanical parameters in metal forging can be calculated by using finite element (FE) simulation. Thus, the zone of dynamic recrystallization and its evolution in metal forging not only can be simulated and predicted, but also the forging process parameters where dynamic recrystallization occurs can be optimized by the combination of the window of thermomechanical parameters where dynamic recrystallization occurs and finite element simulaton, which provides a new way for realizing the control of microstructure and property of forging. A method for simulating and predicting dynamic recrystallization in metal forging is proposed based on the combination of the thermomechanical parameter window of dynamic recrystallization predicted by power dissipation map and finite element simulation, and the method is already integrated into the commercial FE software Deform 3D. The zone of dynamic recrystallization and its evolution in compression of titanium alloy TC11 at process parameters (1020 ℃, 0.1 s^-¹), (1050 ℃, 0.1 s^-¹), (1050 ℃, 10 s^-¹) and constant strain rate are successfully simulated and predicted by using the modified FE software Deform 3D. The simulated and predicted result is in good agreement with experiment.

Key words： power dissipation map finite element dynamic recrystallization simulation and prediction titanium alloy TC11

ZTFLH:

TG316

基金资助:* 国家自然科学基金资助项目51164030

作者简介: null

鲁世强, 男, 1962年生, 教授, 博士

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图1 TC11钛合金不同应变速率下的功率耗散图

图2 TC11钛合金动态再结晶的热力参数范围

图3 应变速率为0.1 s-1时不同变形温度下的流动应力曲线

图4 变形温度1050 ℃, 应变速率0.1 s-1时的加工硬化与流动应力之间的关系曲线

图5 不同工艺参数压缩时的动态再结晶行为模拟

图6 不同工艺参数压缩时标示点的温度变化规律

图7 不同工艺参数压缩时标示点的等效应变速率变化规律

图8 不同工艺参数压缩时标示点的等效应变变化规律

图9 工艺参数为( 1020 ℃, 0.1 s-1 )时压缩试样不同区域的变形微观组织

图10 工艺参数为(1050 ℃, 0.1 s-1)时压缩试样不同区域的变形微观组织

图11 工艺参数为(1050 ℃, 10 s-1)时压缩试样不同区域的变形微观组织

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