[发明专利]材料热处理工艺与微观组织、性能关系数据库的构建方法

说明书

本发明涉及材料制备技术领域，具体为一种材料热处理工艺与微观组织、性能关系数据库的构建方法。本发明采用梯度热处理方法对一个样品进行处理，获取样品上几个典型位置的实测温度曲线，并采用有限元仿真软件对整个试样进行温度场模拟，利用实测温度曲线对模拟温度曲线进行校正，以此获取试样任意位置的校正温度曲线，同时表征试样多点微观组织和微区性能数据，相比于传统的“一次实验，一个试样”方法，本发明的构建的材料热处理工艺‑微观组织‑性能关系数据库，实验次数和样品数大幅减少，同时可以实现传统方法无法实现的工艺、微观组织、性能连续梯度分布，为建立海量的材料热处理工艺‑微观组织‑性能数据库提供了新的工艺路径。

技术领域

本发明涉及材料制备技术领域，具体为一种材料热处理工艺与微观组织、性能关系数据库的构建方法。

背景技术

金属或合金材料采用不同热处理工艺，其内部的微观组织具有很大的差异，同时微观组织又决定了材料的性能，因此，研究材料热处理工艺对微观组织、性能的调控作用一直是材料研究的重要环节。

在现有技术中，为了获得材料热处理工艺-微观组织-性能关系，采用的方法具体如附图1中的传统方法所示：加工一批次试样，采用不同热处理工艺，一个热处理工艺采用一个试样，表征不同热处理工艺下样品对应的微观组织，并测定对应样品的性能。可以看出，传统方法需要多个试样和多次热处理实验，才能够获得热处理工艺-微观组织-性能关系数据库，时间长、成本高。同时，该过程获得的热处理工艺参数数据是离散的，难以获取最优热处理参数。

发明内容

基于此，本发明采用如图1中梯度热处理方法所示的方法构建数据库，对一个样品进行梯度热处理，获取多个热处理制度、多个工艺参数，以及对应热处理制度的多种微观组织和性能数据，并采用有限元仿真软件进行模拟，利用实测热处理制度对模拟温度曲线进行校正，获得校正温度曲线，构建材料热处理工艺-微观组织-性能关系数据库，该过程仅采用一个试样、一次热处理实验即可实现数据库的建立，解决了现有方法费时费力，数据有限的技术问题。

本发明实施例提供的一种材料热处理工艺与微观组织、性能关系数据库的构建方法，具体包括：

将待测材料加工成棒型试件，并进行梯度热处理；在所述梯度热处理过程中，采用温度检测仪监测试件外表面沿轴线多个位置的温度场，获得多个实测热处理冷却温度曲线；

根据待测材料不同温度下的热物性参数，计算初始界面换热系数，采用有限仿真软件进行所述试件模拟，获取试件轴线方向任意位置的模拟热处理冷却温度曲线；

根据所述实测热处理冷却温度曲线按照温度曲线校正方法进行模拟热处理温度曲线校正，获得试件轴线方向任意位置的校正热处理冷却温度曲线；

测试所述梯度热处理后的试件沿轴线方向不同位置的微观结构和性能数据，根据所述校正热处理冷却温度曲线构建热处理工艺与微观组织、性能关系数据库。

进一步的，所述梯度热处理过程具体为：

将所述温度监控试件升温加热后保温处理，再从温度监控试件的一端进行冷却，其他表面进行保温处理。

进一步的，所述温度场的监测位置设置方式主要根据具体的热处理方式选择多处典型位置进行温度检测，具体为：每间隔2-50mm设置一个。

进一步的，所述温度曲线校正方法具体包括：

将模拟热处理冷却温度曲线与实测热处理冷却温度曲线进行比较：

当误差≤5％时，以模拟热处理冷却温度曲线为实际热处理冷却温度曲线；

当误差＞5％时，根据所述实测热处理冷却温度曲线进行换热系数的优化迭代，并采用优化迭代后的换热系数晶型模拟热处理冷却温度曲线校正，直到误差≤5％，获得校正热处理冷却温度曲线。