基于反分析法的多道次成形镁合金微观组织演化的元胞自动机模拟研究

以镁合金多道次热变形过程中微观组织演变的预报为研究目的，通过理论、实验与数值模拟相结合的方法，建立包含动态再结晶、亚动态再结晶和静态再结晶各过程在内的微观组织演变元胞自动机模型。基于反分析法原理，提出系统的参数辨识方法和模型辨识方法，研究变形储能在多道次变形过程中的累积和释放规律，建立变形储能与再结晶形核和长大之间的相关性模型，揭示"热力加工参数－位错密度-微观组织演变-流动应力"之间的内在关联机理。提出考虑曲率驱动机制、溶质拖曳机制和能量最小原则的晶粒长大元胞自动机模型，建立合理的元胞状态转换规则，使得模拟更能反映晶粒长大阶段的物理机制。将介观尺度的微观组织元胞自动机方法与宏观尺度的锻件成形有限元技术相集成，形成镁合金多道次成形过程微观组织演变的数值预报技术，为控制和细化热变形镁合金的微观组织演变提供理论基础和分析方法。

镁及镁合金是目前金属材料领域的研究热点。镁合金热塑性成形是获得高性能精密镁合金构件的有效方法之一，但是由于镁及镁合金常温塑性变形性能差，高温易于发生晶粒粗大，导致构件力学性能降低，限制了其应用空间的拓展。因此，本课题采用Gleeble热力模拟试验和定量金相分析技术研究了镁合金在单道次和多道次变形过程中流动应力和微观组织的演化过程，建立了包含动态再结晶、亚动态再结晶、静态再结晶和晶粒长大的元胞自动机模型，揭示“热力加工参数－位错密度—微观组织演变—流动应力”之间的内在关联机理；在此基础上，将介观尺度的微观组织元胞自动机方法与宏观尺度的锻件成形有限元技术相集成，形成镁合金多道次成形过程微观组织演变的数值预报技术。这一方面提升了变形镁合金的塑性成形技术水平，促进了其工程应用；另一方面，对探索镁合金塑性成形规律具有重要的科学价值。