晶粒
關(guān)注創(chuàng)建者：CAE追夢(mèng)者 創(chuàng)建時(shí)間：2018-12-16
晶粒的視頻教程
【精品課】基于CA法的初始晶粒模擬
本課程為初始晶粒模擬課程，為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶合集課程的中的初始晶粒模擬課部分，課程優(yōu)惠、答疑及購(gòu)買后的學(xué)習(xí)資料請(qǐng)私信。
￥700 3小時(shí)57分鐘 24播放
查看
ProCAST教學(xué)-晶粒生長(zhǎng)CAFE教學(xué)視頻
PROCAST新界面VE環(huán)境下CAFE設(shè)置的全過(guò)程教程，輕松搞定CAFE晶粒生長(zhǎng)模擬。
￥50 9分鐘 586播放
查看
基于MATLAB的三維元胞機(jī)教學(xué)（針對(duì)晶粒模擬具有優(yōu)勢(shì)）
以三維生命游戲詳細(xì)講解三維元胞機(jī)的實(shí)現(xiàn)原理及方式，該課程對(duì)于后續(xù)使用三維元胞機(jī)編寫如晶粒生長(zhǎng)、再結(jié)晶等三維模擬程序具有指導(dǎo)作用，課程優(yōu)惠，請(qǐng)私信。
￥600 1小時(shí)15分鐘 1098播放
查看
晶粒的實(shí)例教程
晶粒組織浸蝕劑是5g CuCl
2+100ml HCl+100ml C
2H
5OH，采用LEICA DMR光學(xué)金相顯微鏡進(jìn)行晶粒觀察。
初始晶粒組織
圖2 為GH720Li 合金棒材初始晶粒組織。圖2(a)中細(xì)晶區(qū)組織非常均勻細(xì)小，平均晶粒度細(xì)于ASTM 8 級(jí)，這主要是因?yàn)橐淮桅?#x27;相均勻分布于基體，釘扎晶界阻礙了晶粒長(zhǎng)大，如圖2(b)所示。圖2(c)粗晶區(qū)晶粒組織分布較為不均勻，這主要與開坯過(guò)程中晶粒再結(jié)晶不充分有關(guān)，其平均晶粒度粗于ASTM 4 級(jí)。
圖2 棒材初始晶粒組織
等溫鍛造過(guò)程組織演變分析
1080℃等溫鍛造過(guò)程組織演變分析
圖3 為GH720Li 合金試樣在1080℃經(jīng)不同鍛造速度等溫鍛造后的晶粒組織。其中，過(guò)渡區(qū)為等溫鍛造后試樣由細(xì)晶區(qū)到粗晶區(qū)的過(guò)渡區(qū)域，此區(qū)域初始粗晶組織的變形程度最大，而粗晶區(qū)位置初始粗晶組織的變形程度較小，是試樣的小變形區(qū)，因此，過(guò)渡區(qū)和粗晶區(qū)能夠反映試樣變形程度。可以看出，1080℃等溫鍛造時(shí)，細(xì)晶區(qū)組織不受鍛造速度的影響，仍然保持細(xì)于ASTM 8 級(jí)的均勻細(xì)晶組織。隨著鍛造速度的增大，粗晶區(qū)中粗晶破碎和再結(jié)晶細(xì)化的程度增大，但不能獲得均勻細(xì)晶組織。相比粗晶區(qū)晶粒組織，過(guò)渡區(qū)晶粒組織細(xì)化的程度明顯加大，這主要與過(guò)渡區(qū)離試樣中心位置較近，在等溫鍛造過(guò)程中變形量較大而動(dòng)態(tài)再結(jié)晶較為充分有關(guān)。
圖3 GH720Li 合金在1080℃經(jīng)不同速度的等溫鍛造后的晶粒組織
1100℃等溫鍛造過(guò)程組織演變分析
圖4 為GH720Li 合金試樣在1100℃經(jīng)不同鍛造速度等溫鍛造后的晶粒組織。
展開 COMSOL中梯度Voronoi晶粒結(jié)構(gòu)建模，可精準(zhǔn)研究非均勻晶粒對(duì)力學(xué)、熱傳導(dǎo)及失效的多物理場(chǎng)影響，為高性能梯度材料設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，助力航空航天與電子領(lǐng)域應(yīng)用，推動(dòng)微觀-宏觀性能關(guān)聯(lián)研究。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立大小尺寸梯度分布的晶粒結(jié)構(gòu)模型。
首先通過(guò)AutoCAD軟件繪制矩形模型外邊框線，模型外邊框應(yīng)當(dāng)在“0”圖層上繪制，并且應(yīng)采用一條多段線分段繪制，分段的原則為每段尺寸對(duì)應(yīng)相應(yīng)位置的晶粒尺寸數(shù)據(jù)。
采用CAD二維圖形Voronoi劃分插件進(jìn)行梯度晶粒的生成，晶粒直徑參數(shù)設(shè)置為模型中最大的晶粒尺寸，晶界厚度根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置，晶粒類型選取梯度適應(yīng)，邊界模式開啟自動(dòng)尺寸。
將建立好的梯度Voronoi模型導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，需注意晶粒及晶界應(yīng)分兩次導(dǎo)入，導(dǎo)入后建立聯(lián)合體。
分別設(shè)置晶粒及晶界的材料屬性，并完成網(wǎng)格劃分，后續(xù)可根據(jù)研究的需要完成仿真模擬分析。
?
展開 鑄件晶粒粗大是指經(jīng)過(guò)機(jī)械工或進(jìn)行斷口檢驗(yàn)時(shí)，顯示出晶粒組織過(guò)分粗大而不適合應(yīng)用的缺陷，這種晶粒粗大的組織，可能是遍布于鑄件整體，也可能發(fā)生于鑄件的局部。從本質(zhì)上講，晶粒粗大缺陷是一種冶金缺陷。筆者根據(jù)多年的生產(chǎn)實(shí)踐并參閱有關(guān)資料，談?wù)勮T件晶粒粗大缺陷產(chǎn)生的原因及防止措施。
1、鑄件結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)
(1)鑄件截面差異過(guò)大，會(huì)因?yàn)檩^厚的截面冷卻緩慢而造成該處晶粒粗大。灰鑄鐵等對(duì)截面變化十分敏感的金屬，更容易產(chǎn)生此類缺陷。
防止產(chǎn)生這類缺陷的有效方法是避免鑄件截面尺寸過(guò)分懸殊，但這種途徑有時(shí)是鑄造工作者所無(wú)能為力的。因而就鑄造本身言，可通過(guò)采取設(shè)置冷鐵、控制澆注溫度或通過(guò)選擇合適的澆汁系統(tǒng)來(lái)減少這類問(wèn)題的發(fā)生，降低這類缺陷的嚴(yán)重程度。采用冷鐵可加快鑄件較厚截面的冷卻速度；澆注溫度過(guò)高，會(huì)使這類問(wèn)題更為嚴(yán)重，應(yīng)予以避免；通過(guò)調(diào)節(jié)、修正澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使溫度低的金屬熔液位于鑄件截面較厚的部位，并在鑄件的厚截面處設(shè)計(jì)最有效的冒口，以盡可能減小冒口的尺寸。
(2)對(duì)于帶孔鑄件，工藝設(shè)計(jì)人員有時(shí)沒(méi)有采用有助于減小有效截面尺寸的型芯，使未設(shè)芯的截面過(guò)厚而產(chǎn)生此缺陷，因此在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能在較厚的截面中設(shè)置砂芯。
(3)在某些情況下，鑄件截面并不太厚，但因某一較窄的凹陷部位或型芯在鑄件中形成熱匯截面，其結(jié)果和厚大截面一樣。例如．在鑄件較深部位的一個(gè)柱狀臍子處，可能需要設(shè)置型芯，而這樣就會(huì)造成冷卻緩慢。在不能設(shè)計(jì)進(jìn)行修改的情況下，除非可以降低金屬溫度，或重新沒(méi)置澆口，最好的解決辦法是在型芯或鑄型截面處設(shè)置冷鐵。
展開 (4)鋁 因熔化溫度控制不當(dāng)而使鋁液過(guò)熱，是造成鋁合金晶粒粗大的常見原因。因此生產(chǎn)中應(yīng)將過(guò)熱的鋁液緩慢地冷卻下來(lái)，使其降到較低的澆注溫度。此外，在配料過(guò)程中粗心大意或者爐料污染，也會(huì)引起晶粒粗大缺陷。
8、澆注
對(duì)所有金屬來(lái)說(shuō)，澆注溫度過(guò)高都容易造成晶粒粗大缺陷。
9、其它
(1)冷卻速度過(guò)慢 除了與設(shè)計(jì)、澆注系統(tǒng)和金屬成分有關(guān)外，還與其他因素有關(guān)，如型砂緊密度偏低、當(dāng)需要采用而沒(méi)有采用冷鐵、澆注和落砂之間的時(shí)間間隔過(guò)長(zhǎng)，以及落砂后將灼熱的鑄件堆放在一起等。
(2)熱處理不當(dāng) 也是造成某些金屬品粒粗大的主要原因之一。
(3)機(jī)械加工不當(dāng) 不恰當(dāng)?shù)臋C(jī)械加工會(huì)使實(shí)際上致密的鑄件看上去像是具有晶粒粗大缺陷的樣子。所謂機(jī)械加工不當(dāng)，是指刀具磨得不合理、刀具過(guò)鈍、切削速度或進(jìn)刀控制有誤，以及粗加工方法不當(dāng)?shù)龋@些都會(huì)造成帶有某種損傷的多孔外觀，這種外觀會(huì)使人們認(rèn)為鑄件存在晶粒粗大的缺陷。
來(lái)源：制造微聯(lián)盟公眾號(hào)，版權(quán)歸作者所有
展開 本文系統(tǒng)地分析和探討了鑄件晶粒粗大缺陷的產(chǎn)生原因，提出了相應(yīng)的防止方法，對(duì)鑄造工作者有一定的借鑒作用。
鑄件晶粒粗大是指經(jīng)過(guò)機(jī)械工或進(jìn)行斷口檢驗(yàn)時(shí)，顯示出晶粒組織過(guò)分粗大而不適合應(yīng)用的缺陷，這種晶粒粗大的組織，可能是遍布于鑄件整體，也可能發(fā)生于鑄件的局部。從本質(zhì)上講，晶粒粗大缺陷是一種冶金缺陷。筆者根據(jù)多年的生產(chǎn)實(shí)踐并參閱有關(guān)資料，談?wù)勮T件晶粒粗大缺陷產(chǎn)生的原因及防止措施。
1、鑄件結(jié)構(gòu)和工藝設(shè)計(jì)
(1)鑄件截面差異過(guò)大，會(huì)因?yàn)檩^厚的截面冷卻緩慢而造成該處晶粒粗大。灰鑄鐵等對(duì)截面變化十分敏感的金屬，更容易產(chǎn)生此類缺陷。
防止產(chǎn)生這類缺陷的有效方法是避免鑄件截面尺寸過(guò)分懸殊，但這種途徑有時(shí)是鑄造工作者所無(wú)能為力的。因而就鑄造本身言，可通過(guò)采取設(shè)置冷鐵、控制澆注溫度或通過(guò)選擇合適的澆汁系統(tǒng)來(lái)減少這類問(wèn)題的發(fā)生，降低這類缺陷的嚴(yán)重程度。采用冷鐵可加快鑄件較厚截面的冷卻速度；澆注溫度過(guò)高，會(huì)使這類問(wèn)題更為嚴(yán)重，應(yīng)予以避免；通過(guò)調(diào)節(jié)、修正澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使溫度低的金屬熔液位于鑄件截面較厚的部位，并在鑄件的厚截面處設(shè)計(jì)最有效的冒口，以盡可能減小冒口的尺寸。
(2)對(duì)于帶孔鑄件，工藝設(shè)計(jì)人員有時(shí)沒(méi)有采用有助于減小有效截面尺寸的型芯，使未設(shè)芯的截面過(guò)厚而產(chǎn)生此缺陷，因此在工藝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡可能在較厚的截面中設(shè)置砂芯。
(3)在某些情況下，鑄件截面并不太厚，但因某一較窄的凹陷部位或型芯在鑄件中形成熱匯截面，其結(jié)果和厚大截面一樣。例如．在鑄件較深部位的一個(gè)柱狀臍子處，可能需要設(shè)置型芯，而這樣就會(huì)造成冷卻緩慢。在不能設(shè)計(jì)進(jìn)行修改的情況下，除非可以降低金屬溫度，或重新沒(méi)置澆口，最好的解決辦法是在型芯或鑄型截面處設(shè)置冷鐵。
展開 
晶粒的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
晶粒的最新內(nèi)容
不同于簡(jiǎn)單的 Taylor 模型（假設(shè)所有晶粒應(yīng)變相同）或 Sachs 模型（假設(shè)應(yīng)力相同），VPSC 將每個(gè)晶粒視為嵌入在“等效介質(zhì)”中的橢球夾雜。它巧妙地平衡了晶粒間的應(yīng)力與應(yīng)變分配，既考慮了晶粒形貌的影響，也能精確捕捉由于晶體轉(zhuǎn)動(dòng)引起的織構(gòu)演變。
對(duì)于從事鋁合金、鎂合金等具有顯著各向異性材料研究的同學(xué)來(lái)說(shuō)，VPSC是預(yù)測(cè)材料在復(fù)雜加工路徑下表現(xiàn)的有力工具。
初始RVE模型使用neper建模，建立一個(gè)包含100個(gè)晶粒的多晶模型：
matlab導(dǎo)入幾何模型網(wǎng)格：
并沿著X方向進(jìn)行1.0%的拉伸變形，所有量綱使用m-s-pa。
拉伸變形結(jié)束后的累計(jì)剪切滑移結(jié)果：
拉伸變形結(jié)束后的統(tǒng)計(jì)儲(chǔ)存位錯(cuò)密度分布結(jié)果：
拉伸變形結(jié)束后的幾何必須位錯(cuò)密度分布結(jié)果：
模擬結(jié)果如下：
應(yīng)力分布結(jié)果：
晶粒1的剪切滑移：
晶粒2的剪切滑移：
晶粒50的剪切滑移：
單元標(biāo)號(hào)5變形結(jié)束后的50個(gè)歐拉角分布：
傳統(tǒng) CP-FEM 可以很好地描述晶粒取向、滑移系活動(dòng)、應(yīng)力應(yīng)變不均勻性，但如果不額外加入某種長(zhǎng)度尺度，它通常很難預(yù)測(cè)“晶粒越小、強(qiáng)度越高”的 Hall–Petch 效應(yīng)。于是很多模型會(huì)選擇加入一個(gè)經(jīng)驗(yàn)項(xiàng)，比如 (K/sqrt77dr7fb)，這樣當(dāng)然有效，但物理圖像多少有些不夠清楚：晶界到底是怎么影響位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的？不同晶界為什么會(huì)產(chǎn)生不同的阻礙作用？滑移能不能從一個(gè)晶粒傳到另一個(gè)晶粒？
很多時(shí)候我們做晶體塑性，只把目光放在晶內(nèi)滑移和孿晶上，卻容易忽略多晶材料中晶粒之間并不是天然完全協(xié)調(diào)的。Staroselsky 這篇文章清楚地認(rèn)識(shí)到：如果不考慮這部分效應(yīng)，數(shù)值計(jì)算中的應(yīng)力水平會(huì)偏高，甚至難以合理匹配實(shí)驗(yàn)。因此，這個(gè)附加項(xiàng)雖然形式上不復(fù)雜，但在建模思想上非常成熟。
五大基礎(chǔ)案測(cè)試?yán)缦拢?一：2D單相對(duì)數(shù)正態(tài)分布1000個(gè)晶粒模型（尺寸1*1）（0.1s）
二：2D雙相對(duì)數(shù)正態(tài)分布500個(gè)晶粒模型（0.1s）（體積分?jǐn)?shù)0.2：0.8，晶粒個(gè)數(shù)450：50）
自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)信息：
點(diǎn)擊下載可以直接獲取所有相關(guān)的晶粒信息
三：隨機(jī)的500個(gè)晶粒的3D單相模型（0.1s）
四：隨機(jī)的1000個(gè)晶粒的3D雙相模型
新增曲邊晶粒繪制功能，可生成曲邊Voronoi。
在晶界厚度固定的情況下，可單獨(dú)設(shè)置曲邊晶粒填充比例。
新版插件可設(shè)置曲邊晶粒中曲線的平滑度。
建模的詳細(xì)操作步驟為：建立球體后采用插件實(shí)現(xiàn)Voronoi劃分，對(duì)生成的晶粒進(jìn)行平滑處理，最后新建球體與平滑處理后的晶粒進(jìn)行差集，實(shí)現(xiàn)多孔球結(jié)構(gòu)模型。
將模型導(dǎo)出為stl格式文件，并導(dǎo)入COMSOL內(nèi)。
圖形建立完成后，采用CAD二維圖形Voronoi劃分 V2.0插件進(jìn)行梯度晶粒的生成，晶粒直徑參數(shù)設(shè)置為最大的晶粒尺寸，晶粒類型選取梯度適應(yīng)，邊界模式勾選自動(dòng)尺寸。
在Abaqus內(nèi)建立對(duì)應(yīng)尺寸的二維部件，部件內(nèi)部的孔可以建立為圓形。
其演變機(jī)理為：在浸金工藝過(guò)程中，由于鍍層結(jié)構(gòu)缺陷，鎳層表面遭受過(guò)度氧化反應(yīng)，大體積的金原子不規(guī)則沉積導(dǎo)致晶粒粗糙多孔。表面出現(xiàn)嚴(yán)重龜裂后，鎳層裂紋暴露于空氣中發(fā)生持續(xù)的化學(xué)電池效應(yīng)與氧化反應(yīng)，形成深度達(dá)300～400 nm的連續(xù)腐蝕層。這層疏松的氧化鎳層阻礙了焊料與純鎳的有效金屬互化物（IMC）結(jié)合，最終導(dǎo)致焊點(diǎn)容易剝離，出現(xiàn)拒焊和縮錫現(xiàn)象。
