粒子激发形核对动态再结晶影响的模拟

关小军,禹宝军

(山东大学 材料科学与工程学院，山东 济南 250061)

众所周知，动态再结晶(dynamic recrystallization，DRX)在改善热变形材料组织结构和力学性能方面有不可忽视的作用，而析出粒子钉扎晶界的现象抑制了动态再结晶进程[1-2].近年来，针对材料动态再结晶行为的模型构建及其模拟已经进行了广泛研究[3-11].尽管已发现了粒子激发形核(particle stimulating nucleation，PSN)现象[12]，且其对静态再结晶的影响也被模拟[13-14]，但它对动态再结晶影响的模拟研究仍然很少，特别是位错密度非均匀分布条件下PSN对DRX影响的模拟还未见报道.因此，基于已创建的位错密度增量非均匀分布元胞自动机(cellular automaton，CA)模型[15]，本文将PSN和粒子钉扎晶界效应引入该模型中，并通过3种不同粒子状态钢的DRX过程模拟研究和热压缩模拟实验，探讨了这一改进模型的合理性以及位错密度非均匀分布条件下PSN对DRX的影响.

1 模型改进

除了描述析出粒子的激发形核和钉扎晶界效应之外，本文采用的模型与文献[15]完全相同.为了简化模型构建，除了位错密度增量非均匀分布CA模型构建的假设之外，又提出两个有关析出粒子存在状态及其PSN效应的假设：

1) 析出粒子随机分布在变形基体中，它们的形状和尺寸与变形无关.

2) 只有当析出粒子直径大于1 μm时[12]，PSN效应产生.

1.1 位错密度增量非均匀分布模型

传统的DRX介观模拟研究认为热变形材料中位错密度均匀分布，这与真实情况有些不符.为此，我们曾提出了一个位错密度增量非均匀分布的CA模型，使得连续热……