收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

铝板搅拌摩擦焊接动态再结晶过程的数值模拟与分析

于鹏飞  
【摘要】:搅拌摩擦焊接过程中的动态再结晶行为对调控焊缝微观组织和提高焊接接头服役性能有着重要意义。由于搅拌摩擦焊接过程中塑性变形的复杂性和金属铝本身性质特点,使得铝及铝合金在焊接过程中的动态再结晶行为较为复杂。目前由于实验手段的限制,尚无法对搅拌摩擦焊接过程中动态再结晶行为和微观组织的变化进行直接观察研究。而使用计算机模拟技术研究焊接过程中的动态再结晶行为,有着独特的优势。为了实现对搅拌摩擦焊接过程中动态再结晶过程的模拟,使用Bailey-Hirsch动态再结晶形核理论,建立了一种适用于Monte Carlo方法的动态再结晶形核模型。为了实现模拟体系中各个晶粒变形储存能的不均匀分布,使模型更接近实际情况,利用储存能-流变应力-晶粒尺寸之间的关系,实现了模拟体系内晶粒间变形储存能的不均匀分布。将Monte Carlo模拟步长与真实时间之间进行了标定,使模型可以应用于实际焊接过程的动态再结晶模拟。使用有限元方法对1060铝板搅拌摩擦焊接过程进行了模拟,获得了动态再结晶模型所需要的焊接过程中温度、应变和应变率数据,并根据实测结果和文献数据,对有限元模拟结果进行了验证。从模拟结果中发现,焊接热输入较高时,大应变区域更易向焊缝底部偏移;搅拌摩擦焊接过程应变率较高且应变梯度极大,前进侧的应变率梯度较后退侧更高。将有限元模拟所获得的焊接过程温度和塑性变形参数输入Monte Carlo动态再结晶模型,对不同焊接参数条件下搅拌摩擦焊接的动态再结晶过程进行了数值模拟。同时开展了焊接工艺实验,对搅拌针周边及焊缝中微观组织进行了 EBSD表征。基于模拟结果与实验结果的对比,发现Monte Carlo模拟结果与实验结果吻合良好,可以描述焊接过程中和焊缝中的微观组织变化与分布规律。在已获得的有限元模拟结果、动态再结晶模拟结果以及微观组织EBSD表征结果的基础上,对1060铝板搅拌摩擦焊接过程中的动态再结晶机制进行了分析。发现焊接过程中材料在塑性流动不同阶段的主要动态再结晶机制有所差异,搅拌针正前方几何动态再结晶机制与连续动态再结晶机制较为明显。后退侧位置连续动态再结晶和不连续动态再结晶机制作用明显。搅拌针尾部几何动态再结晶作用效果较为明显;当焊接热输入较高时,几何动态再结晶和动态再结晶晶粒长大更易发生;若焊接转速较高,不连续动态再结晶过程也较容易发生。当焊接热输入较低时,连续动态再结晶作用效果更为明显;此外由于后退侧与前进侧应变率梯度与焊接温度的差异,使得后退侧热力影响区范围更大,焊缝不同区域微观组织差异较小。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前18条
1 徐振宇;胡道春;;6082铝合金热变形过程中的动态再结晶行为[J];中国有色金属学报;2020年06期
2 鲁世强;欧阳德来;崔霞;王克鲁;;Ti-25V-15Cr-0.2Si阻燃钛合金的动态再结晶行为(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2016年04期
3 宿展宁;党淑娥;何艳;赵禛;;铸态30Cr2Ni4MoV钢动态再结晶行为研究[J];大型铸锻件;2015年01期
4 苏茶旺;吴叶彬;童俊华;;铝动态再结晶的研究及参数优化[J];世界有色金属;2010年02期
5 姜科;孙圣洁;;动态再结晶临界判据和机理的研究(续)[J];有色金属加工;2010年01期
6 蔺永诚;陈明松;钟掘;;42CrMo钢亚动态再结晶行为研究[J];材料热处理学报;2009年02期
7 李立新,洪杰,邓宁,汪凌云;含硼微合金钢静态及亚动态再结晶动力学模型研究[J];武汉科技大学学报(自然科学版);2004年04期
8 朱远志,杨扬,杨军军;高速变形条件下的动态再结晶机制的研究进展[J];铝加工;2000年03期
9 钟志平,谢富冬,边翊,张小光,陈英,曹起骧,马喜腾;20MnMoNi55钢的后动态再结晶模型[J];塑性工程学报;2000年02期
10 臧尔寿;张厚君;;铌对共析轨钢动态再结晶的影响[J];物理测试;1990年01期
11 白玉光;王安川;李见;;微合金元素铌对钢动态再结晶的影响[J];钢铁;1991年11期
12 刘文昌 ,郑炀曾 ,张本生 ,刘德富;45V钢的动态再结晶[J];钢铁钒钛;1987年02期
13 贺维勇;高国忠;陈继志;;微量钛对钢动态再结晶行为的影响[J];钢铁;1988年05期
14 张彩红;;■钢的热塑性变形和动态再结晶[J];一重技术;2018年05期
15 梁后权;郭鸿镇;南洋;姚泽坤;涂唯坚;;高温变形过程中的动态再结晶类型识别[J];中国科学:技术科学;2014年12期
16 冯玮;徐富家;;20CrMnTiH钢热压缩微观组织演变及动态再结晶模型[J];塑性工程学报;2014年03期
17 门正兴;李其;阳鹤;房鑫;赵刚;;18MnD5钢动态再结晶模型研究[J];大型铸锻件;2013年02期
18 权国政;刘克威;周杰;陈斌;;基于热力耦合的塑性成形动态再结晶仿真分析[J];热加工工艺;2009年19期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张海;李少坡;丁文华;;高等级X90管线钢奥氏体动态再结晶规律研究[A];第十二届中国钢铁年会论文集——6.先进钢铁材料[C];2019年
2 熊雪刚;张开华;叶晓瑜;肖尧;崔凯禹;;钒对低碳钢动态再结晶的影响规律研究[A];第三届钒钛微合金化高强钢开发应用技术暨第四届钒产业先进技术交流会论文集[C];2017年
3 刘孟迪;庾桃;王开;罗荣;张靖翊;方飞松;;含钛高强低合金钢热压缩变形行为及动态再结晶研究[A];第三届钒钛微合金化高强钢开发应用技术暨第四届钒产业先进技术交流会论文集[C];2017年
4 李龙飞;杨王玥;孙祖庆;;低碳钢在700℃变形时的铁素体动态再结晶[A];2001中国钢铁年会论文集(下卷)[C];2001年
5 赵宝纯;李桂艳;马惠霞;;流变应力曲线能量分析法确定动态再结晶临界条件[A];第十一届中国钢铁年会论文集——S06.钢铁材料[C];2017年
6 肖艳红;郭成;;05Cr17Ni4Cu4Nb合金高温变形微观组织演变及动态再结晶模型[A];创新塑性加工技术,推动智能制造发展——第十五届全国塑性工程学会年会暨第七届全球华人塑性加工技术交流会学术会议论文集[C];2017年
7 梁新增;衣海龙;朱伏先;;Cr含量对钒氮微合金钢动态再结晶的影响[A];第十一届中国钢铁年会论文集——S03.轧制与热处理[C];2017年
8 陈荣创;郑志镇;李建军;;一种统一的耦合动态再结晶过程的300M钢流动应力模型[A];创新塑性加工技术,推动智能制造发展——第十五届全国塑性工程学会年会暨第七届全球华人塑性加工技术交流会学术会议论文集[C];2017年
9 丁汉林;刘六法;曹磊;丁文江;;AZ91镁合金动态再结晶行为的元胞自动机模拟[A];2005年全国计算材料、模拟与图像分析学术会议论文集[C];2005年
10 张麦仓;吴云胜;姚志浩;郑磊;董建新;;GH4710合金的高温变形特性及动态再结晶机制分析[A];第十三届中国高温合金年会摘要文集[C];2015年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 汤韬;镁合金挤压成形热力耦合晶体塑性-动态再结晶集成计算[D];上海交通大学;2018年
2 陈元礼;含特征结构镁合金的动态再结晶行为研究[D];上海交通大学;2018年
3 邵一川;镁合金挤压成形晶体塑性—动态再结晶集成计算模型[D];上海交通大学;2016年
4 潘德江;基于搅拌摩擦加工大塑性变形改性Al-Mg-Sc-Zr新型铝合金的组织控制与强化机理研究[D];合肥工业大学;2018年
5 陈永利;一种超高强贝氏体钢组织调控及生产工艺研究[D];东北大学;2017年
6 马茹;AZ31镁合金热轧变形机理与工艺研究[D];大连理工大学;2017年
7 蒲春雷;基于材料动态再结晶行为的高速切削机理研究[D];北京科技大学;2016年
8 曲杰;考虑动态再结晶的粘塑性本构模型的参数识别[D];清华大学;2004年
9 杨晓雅;核电用316LN奥氏体不锈钢热变形组织演变与断裂行为[D];北京科技大学;2016年
10 金泉林;金属细晶超塑本构方程及应用[D];清华大学;1991年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 于鹏飞;铝板搅拌摩擦焊接动态再结晶过程的数值模拟与分析[D];山东大学;2020年
2 李科元;合金结构钢(40CrNiMo)热变形行为及热处理工艺研究[D];西安建筑科技大学;2018年
3 周宜阳;HD合金钢动态再结晶行为及组织演变研究[D];内蒙古科技大学;2019年
4 王佳锴;拉-压应力状态下300M钢流变行为和动态再结晶过程对比研究[D];华中科技大学;2019年
5 郑婷婷;Mg-10Gd-3Y-0.5Zr镁合金热压缩流变行为及微观组织演变研究[D];上海交通大学;2016年
6 夏祖瑜;300M钢成形过程动态再结晶的元胞自动机模拟[D];华中科技大学;2019年
7 黄丹;FV520B马氏体不锈钢热变形行为及热加工图[D];武汉理工大学;2018年
8 张宏轩;Mg-Gd-Y-Zn-Zr合金热变形机理及动态再结晶模型[D];中国科学技术大学;2019年
9 朱鸿昌;TB17钛合金热加工过程组织演变规律研究[D];南昌航空大学;2019年
10 蔡璐璐;等温压缩变形及热处理对Ti55531合金组织演变的影响[D];西安理工大学;2019年
中国重要报纸全文数据库 前8条
1 ;通过动态再结晶细化铸态奥氏体晶粒[N];世界金属导报;2004年
2 刘李斌 刘雅政 何建中 李扬 常大勇;CSP工艺生产X60管线钢轧制过程中的动态再结晶特性[N];世界金属导报;2005年
3 Hamed Mirzadeh Abbas Najafizadeh 陈宁 译;17—4PH不锈钢组织变化研究有进展[N];中国冶金报;2013年
4 朱革媚 译;CSP集成技术的最新进展[N];中国冶金报;2006年
5 唐佩缔;形变热处理技术未来的发展方向[N];世界金属导报;2016年
6 郝云飞 毕煌圣;搅拌摩擦焊接技术取得新突破[N];中国航天报;2018年
7 唐佩绵;中碳钢激光预热搅拌摩擦焊接技术研究[N];世界金属导报;2020年
8 陶少清;以先进的显微组织控制技术生产汽车板[N];世界金属导报;2003年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978