Page 135 - 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

图 4-1 连续动态再结晶过程中微观组织演化示意图

位错缠结亚晶形成机制：金属基体中的第二相粒子或溶质原子阻碍位错运动，
在颗粒周围形成缠结的位错结构或位错胞，在动态回复过程中演化成细小的多边
形亚结构，进而形成具有 LAGBs 的亚晶。此外，由于金属材料的非均匀变形可能

导致位错集中分布在某些亚晶区域中。在具有高密度位错的区域，亚晶不断吸收
位错并发生亚晶旋转。在这个过程中亚晶界变得平直，形成细小的再结晶晶粒。
微剪切带（MSBs）或缠结带再结晶形成机制：与宏观剪切带不同，MSBs

发生在晶粒内部，有时也可以延伸到相邻晶粒。MSBs 为金属塑形变形提供了一
种位错运动之外的变形模式，尤其在 SPD 条件下，通过形成不同方向的 MSBs
可以有效促进材料在大应变下的均匀宏观变形。当金属材料在中低温条件下
的应变量大于临界值时（ε ＞ ε ），原始晶粒内部会产生相互之间交叉分布的
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MSBs，并形成空间网络。随着变形量的增加，晶粒内部的 LAGBs/HAGBs 以及

MSBs 的密度不断上升，尤其是沿 MSBs 及其交界处 LAGBs/HAGBs 密度显著提
高并产生再结晶晶粒，最终分布到整个空间。这种通过 MSBs 形成再结晶晶粒的
方式往往需要较大的变形量，如 Cu 形成 MSBs 的临界应变 ε =1，铁素体铁为 1.5，
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而铝及铝合金则达到 2，因此常见于 SPD 工艺条件下，但是在不锈钢材料的轧制
以及镁合金的热压缩过程中形成 MSBs。此外，不同晶体结构的材料形成机制不
同，六方晶系如镁等是在低应变条件下（ε =0.1）通过形成缠结带产生 UFGs。
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