焊接熱影響區(qū)晶粒長大的擴散界面場變量模型模擬.pdf

1、晶粒度是金屬材料重要的性能指標，晶粒度的大小直接影響著材料的塑性、韌性、強度、延伸性、耐腐蝕性等。焊接過程中不可避免的熱作用常常造成焊接熱影響區(qū)(HAZ)的晶粒粗化，使其成為整個焊接接頭中性能最薄弱的環(huán)節(jié)。因此，焊接HAZ最終晶粒尺寸以及晶粒尺寸分卻的預(yù)測對焊件質(zhì)量的控制起著關(guān)鍵的作用。本論文利用目前被廣泛看好的擴散界面場變量模型對工業(yè)純鋁(1060)焊接熱影響區(qū)的晶粒長大過程進行了模擬研究。 通過對無限大基體中圓形小晶粒收縮過

2、程的模擬，初步驗證了擴散界面場模型的有效性。然后，利用擴散界面場變量模型對工業(yè)純鋁正常晶粒長大動力學(xué)過程進行了模擬，模擬得到晶粒長大指數(shù)為0.49，與理論結(jié)果十分接近。 利用鎢極氬弧焊試驗，建立了工業(yè)純鋁焊接熱循環(huán)曲線，并將實際焊接熱循環(huán)曲線與模擬的焊接熱循環(huán)曲線進行對比，運用Origin軟件做非線性擬合，得到與實際熱循環(huán)曲線相接近的焊接熱循環(huán)曲線，為焊接熱影響區(qū)晶粒長大的模擬奠定了基礎(chǔ)。通過焊接熱模擬試驗，測出不同溫度和保溫條

3、件下晶粒的大小。利用回歸分析得出晶粒尺寸與保溫時間的關(guān)系，建立了焊接熱影響區(qū)晶粒長大的動力學(xué)公式，并將所得結(jié)果與焊接試驗結(jié)果對比，驗證溫度梯度對晶粒長大的“熱釘扎”作用，得到熱釘扎系數(shù)的取值在0.79-0.96之間，修正了工業(yè)純鋁焊接影響區(qū)晶粒長大的動力學(xué)公式。 最后，在單純晶粒生長模型的基礎(chǔ)上，引入焊接熱循環(huán)，建立了焊接熱影響區(qū)(HAZ)晶粒長大的動力學(xué)模型。運用擴散界面場變量模型成功的模擬出了工業(yè)純鋁焊接熱影響微觀組織的演變