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Numerical Simulation Driven Hot Working Technology for High-temperature Alloys
数值模拟驱动的高温合金热加工技术
基础上，创造性地提出了考虑亚晶旋转速度的 AA7075 合金 CDRX 模型，最终
预测结果与实验结果能够良好吻合。LI 等综合考虑了铝合金 CDRX 过程中的位
错密度与 LAGBs/HAGBs 产生、旋转、迁移及相互转化的两种机制，从而导致
HAGBs 分数达到饱和，提出了一种独特的铝合金热变形材料模型，将该模型应
用于 AA5052 和 AA7050 合金在不同温度和应变速率下的热变形，计算得到两种
合金的流变应力、HAGBs 分数和晶粒尺寸演化过程，与对应的实验结果吻合良
好。MAIZZA 等对 GM 模型进行了扩展，通过 f HAGBs -ε 曲线进行指数拟合，确定
了 HAGBs 的百分比，并将其应用于 5052 铝合金中，拟合得到的流变应力曲线
结果与实验值吻合较好，但缺少微观组织演变机制。传统 ISV 模型是基于所有晶
粒的均匀变形假设提出的，但在实际变形过程中，正是变形不均匀导致晶粒之间
取向差异，进而导致 DRX 行为不同。为了解决这一问题，CHEN 等根据经典晶
体塑性理论提出了组合的 CDRX 黏塑性自洽（VPSC）模型，强调了晶界和应变
梯度的初始特征对强化和（亚）晶粒细化的作用，最终预测值与实验结果吻合良好。
（三）元胞自动机
元胞自动机模型（CA）的概念最早由 VonNeumann 提出，最初应用在生物
复制研究当中。与通过计算复杂的微分方程求解相应状态变量的内部变量法不同，
CA 法将内部变量赋予到离散化单元中，通过指定的初始状态和转换规则计算下
一个时间单元内部变量值，最终得到可视化的模拟结果。
1991 年，HESSELBARTH 等首次使用 CA 法模拟静态再结晶过程，成功得
到了与经典再结晶动力学方程相一致的结果。GOETZ 等将 CA 法应用到单相合
金的 DRX 过程中，发现在高应变速率下 DRX 的模拟结果服从经典再结晶动力
学方程，并且得到了与实验观测结果相一致的项链状组织。DING 等和 GUO 等
在 Goetz 的研究基础上，将 DRX 过程中位错运动和晶界动力学等基本冶金原理
与 CA 方法结合，并且通过追踪基体及其内部每个 DRX 晶粒内位错密度的变化
得到了流动应力数据，最终准确预测了材料的微观结构和塑性流动行为。为了
描述塑性变形过程中晶体拓扑结构变化对 DRX 形核—长大的影响，XIAO 等开
创了基于矢量运算的均匀拓扑变形技术，通过将 CA 模型与拓扑变形技术耦合，
使其能够有效地跟踪 DRX 仿真过程中晶粒拓扑结构的变化。此外，还详细讨论
了拓扑变形对 DRX 动力学、平均晶粒尺寸和有效形核位置的影响。CHEN 等在
DING、GUO和XIAO等研究的基础上，采用两套独立的坐标系：元胞坐标系（CCS）
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