本公开的实施例属于计算材料科学，具体涉及一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法。
背景技术：
1、当退火温度足够高、时间足够长时，在变形金属或合金的显微组织中，产生无应变的新晶粒─静态再结晶核心。新晶粒不断长大，直至原来的变形组织完全消失，金属或合金的性能也发生显著变化，这一过程称为静态再结晶。静态再结晶作为金属微观结构演变的主要机制，被认为是一种晶粒细化的有效方法。静态再结晶过程中产生的新晶粒和晶粒细化是影响热加工过程中载荷、微观结构及产品成形质量的重要因素。因此，深入研究静态再结晶过程中的动力学和微观结构演变至关重要。目前，元胞自动机方法(cellularautomaton，ca)方法由于不需要追踪界面、计算效率高、实施起来简单等显著的优点，已成为研究材料微观组织演变的强有力工具，并且ca方法在静态再结晶过程、晶粒长大等微观组织演变的预测方面已有了大量的应用及较好的研究基础。
2、然而，目前的ca方法模型对静态再结晶过程进行仿真计算时，静态再结晶形核过程在晶界上随机形核并长大，然而实际上晶界上不同位置的能量不同，部分位置具有明显的形核优势，这说明现有的模型与实际情况并不相符，因此仍需要对原有ca模型进一步地进行改进与完善。
3、静态再结晶现象是一个非常复杂的物理冶金过程，静态再结晶现象真实的演变受到众多因素的影响，如三叉晶界处通常是材料晶体缺陷密集的地方，局部能量高，有利于热变形过程静态再结晶在此处形核，该现象已经得到了广泛的认可。但是，传统使用ca方法模拟静态再结晶过程中，通常认为静态再结晶形核在晶界处均匀形核，并未对三叉晶界处位置进行特殊的考虑。同时，gh4169合金的静态再结晶形核主要为晶界弓出形核，则应获得大角度晶界的静态再结晶晶粒。一般认为晶粒取向差大于15°为大角度晶界，则在ca建模过程中，对静态再结晶晶粒的取向数值赋值时，需保证其与周围晶粒间取向差大于15°，以形成大角度晶界。但是，传统使用ca方法模拟静态再结晶过程中，静态再结晶形核的取向只是被随机赋予1～180间的取向值，并未考虑静态再结晶形核与周围晶粒间的取向差。因此，为了解决该问题，需要开发出能更加符合实际的静态再结晶ca模型。
技术实现思路
1、本公开的实施例旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法。
2、本公开的实施例提供一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，包括：
3、步骤s1、根据镍基高温合金初始组织金相图片建立初始组织几何模型；
4、步骤s2、在所述初始组织几何模型中输入静态再结晶条件；其中，所述静态再结晶条件包括模拟温度、应变速率和应变；
5、步骤s3、确定静态再结晶形核数目；其中，所述形核数目由形核率决定，所述形核率的模型如下式所示：
6、
7、式中，为所述形核率的模型，csrx为与静态再结晶相关的常数；e为当前状态的材料内积累的畸变能；emin为静态再结晶开始所需的最小畸变能；qsrx_nuc为静态再结晶形核所需的激活能；
8、r为气体常数；式中的t为当前温度(k)；
9、步骤s4、选择位置形核；在每个计算时间步对可形核位置元胞进行0～1间随机数赋值，并与形核概率pnuc_srx进行比较，若该元胞的随机数小于pnuc_srx，则该位置元胞静态再结晶形核，反之，该位置元胞不形成静态再结晶晶核；
10、步骤s5、计算静态再结晶晶粒长大的驱动力；
11、步骤s6、模拟结果输出。
12、可选的，所述模拟温度范围1020℃～1060℃，所述应变速率范围为0.005s-1～0.015s-1，所述应变ε范围为0.05～0.15。
13、可选的，所述模拟温度为1040℃，所述应变速率为0.01s-1，所述应变ε为0.1。
14、可选的，所述步骤s3的确定静态再结晶形核数目之前，所述方法还包括：计算静态再结晶过程的孕育期；
15、其中，所述孕育期通过下式计算获得：
16、
17、式中，τsrx为所述孕育期，r0是静态再结晶的临界形核半径；γ为大角度晶界的晶界能；χmax为亚晶最大半径；msrx为静态再结晶晶粒晶界迁移率，与温度相关；g为材料累积的存储能；msrx与g分别表示为下式：
18、
19、式中，δdob为材料常数；k为玻尔兹曼常数；qb_srx为静态再结晶晶粒晶界扩散激活能；σm为预变形结束时的应力；σyield为材料的屈服应力；mtaylor为泰勒因子；α为常数；μ为材料剪切模量。
20、可选的，所述k取值范围为1.36×10-23j/k～1.39×10-23j/k；所述α取值范围为0.3～0.7。
21、可选的，所述k取值为1.38×10-23j/k；所述α取值为0.5。
22、进一步的，所述方法还包括：
23、引入形核概率位置因子对三叉晶界与普通晶界处的形核概率模型进行修正，其中，形核概率表示为：
24、
25、式中，pnuc_srx为srx形核概率；βnuc为形核概率位置因子；tstep为计算时间步长；lcell为元胞单元尺寸；sgb计算域内晶界总面积。
26、可选的，所述步骤s5具体包括：
27、基于下述式计算静态再结晶晶粒长大的驱动力：
28、psrx＝pdis-pgb，
29、式中，psrx为静态再结晶晶粒长大的总驱动力；pgb为与晶界能差相关的驱动力；pdis为与位错密度差相关的驱动力；pdis表示为：
30、pdis＝αμb2δρ，
31、式中，式中α为材料常数；b为柏氏矢量模；δρ为相邻晶粒之间的位错密度差；其中，pgb可表示为：
32、pgb＝κγ，
33、式中，κ为晶界曲率；其中，晶界曲率κ表示为：
34、
35、式中，a为拓扑参数；lcell为元胞单元尺寸，kink为假设晶界为平直晶界时，扩展摩尔邻居内元胞的个数；ci为扩展摩尔邻居内属于当前晶粒的元胞个数；nlong_moore为扩展摩尔邻居内的元胞总数。
36、可选的，所述α取值为0.5；所述a取值为1.28；kink取值为15；nlong_moore取值为24。
37、可选的，静态再结晶晶粒长大以晶界迁移的方式进行，晶界迁移率为决定晶界迁移速率的动力学系数；晶界迁移速率表示为：
38、vsrx＝msrxpsrx，
39、式中，vsrx为静态再结晶晶粒的晶界迁移速率。
40、本公开的实施例的有益效果为：
41、与现有技术相比，本公开实施例通过上述元胞自动机模拟方法可以有效地对三叉晶界处能量更高的地方进行优先形核，再结晶演变更加符合实际，可准确地反映出热激活、晶界能等共同作用下的材料内部微观组织演变形貌特征和转变动力学，这是传统元胞自动机模拟方法所无法实现的。
1.一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，其特征在于，
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，其特征在于，所述步骤s3的确定静态再结晶形核数目之前，所述方法还包括：计算静态再结晶过程的孕育期；
5.根据权利要求4所述的一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，其特征在于，
6.根据权利要求5所述的一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，其特征在于，
7.根据权利要求1至3任一项所述的一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，其特征在于，所述方法还包括：
8.根据权利要求1至3任一项所述的一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，其特征在于，所述步骤s5具体包括：
9.根据权利要求8所述的一种模拟镍基高温合金静态再结晶的元胞自动机方法，其特征在于，
10.根据权利要求4所述的一种模拟镍基高温合金静态再结晶元胞自动机法，其特征在于，
