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焊接热影响区晶粒长大的扩散界面场变量模型模拟

专 业: 材料加工工程
关键词: 扩散界面场变量模型 热影响区 晶粒长大 焊接热循环 晶粒度
分类号: TG40
形 态: 共 68 页 约 44,540 个字 约 2.131 M内容
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内容摘要


晶粒度是金属材料重要的性能指标,晶粒度的大小直接影响着材料的塑性、韧性、强度、延伸性、耐腐蚀性等。

焊接过程中不可避免的热作用常常造成焊接热影响区HAZ的晶粒粗化,使其成为整个焊接接头中性能最薄弱的环节。

因此,焊接HAZ最终晶粒尺寸以及晶粒尺寸分却的预测对焊件质量的控制起着关键的作用。

本论文利用目前被广泛看好的扩散界面场变量模型对工业纯铝1060焊接热影响区的晶粒长大过程进行了模拟研究。

通过对无限大基体中圆形小晶粒收缩过程的模拟,初步验证了扩散界面场模型的有效性。

然后,利用扩散界面场变量模型对工业纯铝正常晶粒长大动力学过程进行了模拟,模拟得到晶粒长大指数为0.49,与理论结果十分接近。

利用钨极氩弧焊试验,建立了工业纯铝焊接热循环曲线,并将实际焊接热循环曲线与模拟的焊接热循环曲线进行对比,运用Origin软件做非线性拟合,得到与实际热循环曲线相接近的焊接热循环曲线,为焊接热影响区晶粒长大的模拟奠定了基础。

通过焊接热模拟试验,测出不同温度和保温条件下晶粒的大小。

利用回归分析得出晶粒尺寸与保温时间的关系,建立了焊接热影响区晶粒长大的动力学公式,并将所得结果与焊接试验结果对比,验证温度梯度对晶粒长大的“热钉扎”作用,得到热钉扎系数的取值在0.79-0.96之间,修正了工业纯铝焊接影响区晶粒长大的动力学公式。

最后,在单纯晶粒生长模型的基础上,引入焊接热循环,建立了焊接热影响区HAZ晶粒长大的动力学模型。

运用扩散界面场变量模型成功的模拟出了工业纯铝焊接热影响微观组织的演变过程以及晶粒尺寸的分布情况;分析了温度梯度、不同焊接热输入、峰值温度和保温时间等焊接参数对焊接热影响区晶粒长大的影响。

结果表明:

焊接热输入越大,焊接HAZ温度梯度越小,所得晶粒尺寸就越大;在相同的焊接热输入条件下,能量越集中的焊接方法,其焊接HAZ的温度梯度就越大,对晶粒长大的阻碍作用越大,晶粒尺寸就比较小;加热峰值温度越高,晶粒粗化越严重..……

全文目录


文摘
英文文摘
引言
第一章 绪论
第二章 晶粒长大的扩散界面场变量模型模拟模拟
第三章 焊接温度场的计算及热循环曲线的建立
第四章 工业纯铝焊接热影响区晶粒长大的动态模拟
第五章 结论
参考文献

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中图分类: > TG40 > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 焊接、金属切割及金属粘接 > 焊接一般性问题

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