Ni-14at.%Al 合金动态再结晶模拟

以Ni-14 at% Al合金为例,介绍 PanEvolution模块中的动态再结晶模拟功能。相关的批处理文件(Ni-14Al_RX_JMAK.pbfx)、热力学和迁移数据库(AlNi_Prep.tdb)、动力学参数数据库(Ni-14Al_RX_JMAK.kdb)以及初始条件(Al-Ni.ini)等文件,都保存在目录“..\Pandat 2024 Examples\PanEvolution\Grain_Recrystallization\JMAK”。

第一步: 创建PanEvolution模块项目

创建方法与前一例相同, 参见第一步:创建PanEvolution项目

第二步: 调用热力学与迁移率数据库

调用方法与前一例相同, 参见第二步:调用热力学和迁移率数据库

第三步: 调用 kdb 文件

调用kdb文件的方法与前例相同 第三步:调用 kdb 文件。本例中,kdb文件中 "Defined Alloy parameters" 为 "Ni-14Al_Grain", 如 图 1所示。

图 1:  选择合金参数对话框

点击View Parameters,将弹出Create or Edit kdb Parameters对话框,如图 2所示。这个kdb文件中的参数不仅包含“matrix”,还包括一些其他项“Matrix->Grain”来定义原始晶粒的属性,“Grain->Dislocation”来定义与位错密度相关的属性,“Grain->RX”定义与再结晶晶粒相关的参数。这些参数的含义在组织演化模块(PanEvolution)中的表格 的表格中进行详细说明。

图 2:  Parameters for matrix grain in the “Create or Edit kdb Parameter” dialog

第四步:晶粒长大和再结晶模拟

成功加载热力学和迁移数据库(TDB和PDB文件)和包含基体晶粒、位错密度和再结晶晶粒动力学参数的KDB文件后,晶粒长大和再结晶模拟功能被激活,工具栏中 图标高亮显示。点击该图标,或者从菜单中选择“PanEvolution/PanPrecipitation → Grain Growth/Recrystallization”,将弹出如所示对话框,标题为“Grain Growth and Recrystallization Simulation”,供用户输入设置模拟条件:合金成分、热处理和加工条件和初始结构。

图 3:  设置晶粒长大和再结晶模拟条件对话框

  • Alloy Composition: 设置合金成分,用户可手动输入或使用Load Chemistry设置。

  • Processing History: 设置热加工过程温度和应变速率。选择“Use Rate?” 将条件定义为应变速率( Rate)。 图 3 中所示的条件是在 1193 K 和 0.01 s-1 的应变速率下持续 260 秒。

  • Set initial Structure: 设置初始条件。用户可以通过 “import from ‘.ini’ file” 或者 “Define through GUI”设置。本例中导入“Al-Ni.ini”文件为初始组织文件。

第五步: 处理和编辑模拟结果

与Pandat™软件中的所有其他计算类似,在完成再结晶模拟后,将自动生成一个Default表格,其中包含相关性质,如时间、应变和真应变、晶粒体积分数和再结晶晶粒体积分数、晶粒尺寸、位错密度和强度(sigma_y)。同时,还会自动生成两个默认图表,分别是晶粒和再结晶晶粒的体积分数以及强度与真应变的关系图,如图 4所示。

(a)

(b)

图 4:  动态再结晶模拟的默认输出图形

根据表格中的数据,用户还可以绘制其他性质的图形,例如平均晶粒尺寸随时间的变化,如图 5所示。

图 5:  动态再结晶过程中平均晶粒尺寸的变化