[发明专利]一种调控混合晶界的船用柴油机气阀制造方法

权利要求书

1.一种调控混合晶界的船用柴油机气阀制造方法，其特征在于，预先通过仿真模拟调控船用柴油机气阀的混合晶界，对制造船用柴油机气阀的加工参数进行模拟设计和优化，确定建议使用的加工参数，所述加工参数包括冷轧变形量和电镦工艺参数；然后，参照所述建议使用的加工参数，对用于加工制造船用柴油机气阀的初始杆坯进行冷轧预处理和电镦加工，完成船用柴油机气阀的制造；

所述电镦工艺参数包括初始工艺参数和高阶变分参数；初始工艺参数包括杆坯的倒角尺寸、夹持长度、预热时间、预热电流，高阶变分参数包括镦粗力、电流、砧子后退速度；

所述加工参数进行模拟设计和优化包括：

S1，开展小试样不同下压量冷压缩实验，测试不同冷变形量加工材料的亚晶形成规律，拟合建立位错密度与冷应变的关系表达式；

S2，对冷压处理的试样取标准热物理模拟压缩实验，开展不同温度和应变速率下的热压缩试验，对不同变形条件处理后的试样进行晶粒、晶界观察与统计分析；根据JMAK方程构型建立冷变形预储能前提下的动态再结晶模型；采用K-M位错密度模型、静态回复位错密度模型和两阶段式K-M位错密度模型构型推导构建冷压-热压全过程的位错密度演化模型；推导建立以晶粒尺寸、动态再结晶体积分数和位错密度为变量的低CSLΣ3ⁿ晶界密度演化模型；并测试在不同初始晶粒尺寸、温度、时间下的晶粒生长行为并构建晶粒长大模型；

S3，基于冷变形预储能对动态再结晶模型、热压缩位错密度模型的影响，引入预储能物理量，建立冷-热变形条件下，含预储能的动态再结晶模型，以及预储能对位错密度的响应模型；

S4，基于S1-S3中的模型及关系表达式，构建加工模拟系统，用于根据加工参数进行模拟加工；并对S2-S3的实验结果及关键参数进行分析，得到关键参数关系图；所述关键参数关系图用于展示动态再结晶体积分数、储能、晶粒尺寸及低CSLΣ3ⁿ晶界密度随热变形温度和应变速率的变化规律；

S5，在加工模拟模型中设计加工参数，并进行模拟加工；

S6，判断模拟加工的结果是否符合预设要求，若不符合则转到S7，若符合则转到S8；

S7，根据关键参数关系图分析关键参数调整策略，所述关键参数调整策略包括冷轧应变量、电镦过程温度、应变速率和/或应变量的调整方向；并基于关键参数调整策略分析加工参数的建议调整方向；根据建议调整方向对加工参数进行调整后，通过加工模拟系统对调整后的加工参数进行模拟加工，并转到S6；

S8，将此时的加工参数作为建议使用的加工参数。

2.如权利要求1所述调控混合晶界的船用柴油机气阀制造方法，其特征在于，S4中，所述加工模拟系统包括冷轧有限元分析模型和动态耦合电镦有限元分析模型；

构建加工模拟系统的过程包括：先建立冷轧有限元模型，用于根据冷轧变形量计算冷轧过程中的位错密度和预储能；然后，构建场量继承子程序，用于对电镦杆坯继承冷轧后的预储能、位错密度及等效塑性应变场量；接着，构建电镦有限元模型，用于根据电镦工艺参数进行电镦模拟得到电镦过程量，所述电镦过程量包括电镦时的温度、应变、应变速率和应力数据；再将含预储能的动态再结晶模型、晶粒长大模型、低CSLΣ3ⁿ晶界密度演化模型、位错密度模型以及预储能对位错密度的响应模型嵌入电镦有限元模型中，得到动态耦合电镦有限元分析模型。

3.如权利要求1所述调控混合晶界的船用柴油机气阀制造方法，其特征在于，S5中，进行模拟加工时，首先通过冷轧有限元模型模拟冷轧过程，根据冷轧形变量计算冷轧时的位错密度和预储能，并赋予电镦杆坯；然后根据动态耦合电镦有限元分析模型模拟电镦变形过程；

所述根据动态耦合电镦有限元分析模型模拟电镦变形过程包括：通过电镦有限元模型根据电镦工艺参数进行电镦模拟，得到电镦过程量；再根据电镦过程量计算位错密度模型、晶粒长大模型、以及含预储能的动态再结晶模型，得到关键指标，所述关键指标包括位错密度、储能、再结晶体积分数和晶粒尺寸；再根据所述关键指标计算低CSLΣ3ⁿ晶界密度模型，得到低CSLΣ3ⁿ晶界密度分布。