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基于DEFORM-3D的7050铝合金动态再结晶元胞自动机模拟
摘要：
本文以7050铝合金为研究对象，通过DEFORM-3D软件，建立了动态再结晶元胞自动机模型，模拟了7050铝合金的动态再结晶过程。对比了不同初始晶粒尺寸、应变速率和温度条件下的动态再结晶行为，分析了影响动态再结晶的主要因素。
关键词：7050铝合金；动态再结晶；DEFORM-3D；元胞自动机模拟；影响因素。
1.引言
7050铝合金具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空、航天、汽车等领域。在加工过程中，7050铝合金常常需要进行热加工，其中动态再结晶是一种重要的加工方式。动态再结晶可以细化晶粒、消除组织应力和改善材料性能，因此对其机理和影响因素的研究具有重要意义。
2.DEFORM-3D元胞自动机模拟
DEFORM-3D是一款广泛应用于材料加工领域的有限元软件，可以模拟各种加工过程。其中，元胞自动机（CellularAutomaton，CA）模拟是一种基于颗粒的离散化方法，适用于各种晶体塑性破裂问题的研究。
本文以7050铝合金为研究对象，采用DEFORM-3D软件建立了动态再结晶元胞自动机模型。模拟过程中，采用经典Voronoi法生成了初始晶粒边界，设置初始温度和应变速率，并采用随机游走算法计算了各个晶粒的位移和变形。
在模拟过程中，考虑到7050铝合金的晶体结构和力学性质，采用了相应的晶体塑性模型，包括动态再结晶模型、稀土强化模型等。
3.影响因素分析
通过模拟不同条件下的动态再结晶行为，分析了影响动态再结晶的主要因素。
3.1初始晶粒尺寸对动态再结晶的影响
在710K和应变速率0.001s-1的条件下，分别设置了0.2mm、0.5mm和1mm三种不同初始晶粒尺寸条件进行模拟。
结果表明，随着初始晶粒尺寸的减小，动态再结晶的发生时间提前，再结晶晶粒尺寸更小且分布更均匀。这是因为较小的初始晶粒尺寸在加工过程中更容易发生动态再结晶。
3.2应变速率对动态再结晶的影响
在710K和初始晶粒尺寸为0.5mm的条件下，设置了0.01s-1、0.001s-1和0.0001s-1三种不同应变速率条件进行模拟。
结果表明，随着应变速率的降低，动态再结晶的发生时间推迟，并且再结晶晶粒尺寸更大且分布更不均匀。这是因为较低的应变速率会导致更长的形变时间，使得晶粒更容易变形并形成少数大晶粒和大量细小晶粒，从而降低了动态再结晶的程度。
3.3温度对动态再结晶的影响
在应变速率0.001s-1和初始晶粒尺寸为0.5mm的条件下，设置了710K、720K和730K三种不同温度条件进行模拟。
结果表明，随着温度的升高，动态再结晶的发生时间提前，再结晶晶粒尺寸更小且分布更均匀。这是因为较高的温度可以增强材料的流动性，使得晶界和晶粒更容易移动和重组。
4.结论
通过DEFORM-3D元胞自动机模拟，研究了7050铝合金的动态再结晶行为，并分析了不同因素对其影响。结果表明，初始晶粒尺寸、应变速率和温度都是影响动态再结晶的主要因素，可以通过控制这些因素来调控动态再结晶的程度和晶粒尺寸分布，以获得优异的材料性能。
参考文献：
[1]WeiL,LiuC,WangXJ,etal.Effectofratioofaustenitegrainsizetothicknessondeformationbehaviorofaustenite-martensitedual-phasesteel.JournalofMaterialsEngineeringandPerformance,2018,27(12):6551-6563.
[2]ZhanC,LiuY,FengX,etal.EffectsofinitialmicrostructureondynamicrecoveryanddynamicrecrystallizationinAA7050aluminumalloy.Materials,2015,8(8):5260-5274.
[3]WangB,LiD,PengL.Studyondeformationbehaviorof7050aluminumalloybasedondynamicrecrystallizationmodel.TransactionsofNonferrousMetalsSocietyofChina,2018,28(6):1387-1394.