Page 133 - 数值模拟驱动的高温合金热加工技术

第四章 高温合金锻造过程数值模拟

和高温（420℃ ~520℃）条件热压缩下，分别发生 DDRX 和 CDRX 为主的再结
晶微观组织演化过程。YANUSHKEVICH 等发现 304 不锈钢在轧制条件下会发
生 CDRX。BEER 等发现在不同热加工条件下，AZ31 镁合金同时存在 CDRX 和

DDRX，并且随着 Z 值不断降低，锻态镁合金再结晶百分比更高，且再结晶晶粒
平均尺寸更小。因此，在考虑 DRX 具体类型时，要结合 SFE，热加工条件（Z 值）、
初始晶粒尺寸、第二相粒子等多种影响因素综合分析。
1. 不连续动态

再结晶在金属及合金的塑性变形过程中，微观组织演化机制是以 DDRX 为
主还是以 CDRX 为主在很大程度上取决于其自身的 SFE 水平。在 Cu、Ni 及奥
氏体钢等低、中 SFE 金属及合金变形过程中，由于层错能较低容易造成扩展位
错宽度较大，难以集束，使得螺形位错的交滑移和刃型位错的攀移行为受到限制，

难以发生异号位错之间的相互湮灭，从而使基体内部位错密度容易达到临界位错
密度，发生再结晶形核过程。
DDRX 形核过程：在多晶体金属材料的塑性变形过程中，由于不同晶粒的
晶体学取向不同，部分晶粒处于变形有利取向，其内部几何位错密度明显高于其

他处于变形不利取向的晶粒，在原始晶界附近形成了一定的位错密度梯度，导致
晶界两侧存在变形储存能差。原始平直晶界在非均匀应变作用下发生滑动，配合
基体变形，以局部迁移的方式形成起伏的“锯齿状”结构，并且阻碍晶界的进一
步滑移或剪切，导致局部位错累积并形成位错梯度。当晶界两侧的储能差足以克

服晶粒间的界面作用力时，晶界将从低储能一侧向高储能一侧弓出，并在迁移过
程中吸收附近的位错，形成部分无畸变区域。在弓弯区域出现新的亚晶界（低温
或高应变速率）或孪晶界（高温或低应变速率），形成新的 DDRX 晶粒。随着
变形量的增加，原始晶界处会不断通过弓弯方式形成新的 DDRX 晶粒，最终在

原始晶粒周围形成大量新的细小等轴晶粒，呈现出“项链状”特征。HUANG 等
在相关研究的基础上，将不连续动态再结晶的特征总结为以下几点：① DDRX
的发生需要满足临界应变条件 ε ，并且临界应变值会随着 Z 值的下降而下降；
cr
②变形温度、变形速率以及材料的初始晶粒尺寸决定了其材料流动应力曲线呈现

“多峰值”还是“单峰值”形状，并且材料的稳态流动应力值水平与 Z 值有关；
③ DDRX 的形核位点通常在原始晶界处，当初始晶粒尺寸和再结晶晶粒尺寸之
间存在较大差异时，会形成等轴晶的项链结构；④再结晶动力学随着初始晶粒尺

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