(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211331976.8 (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 长春工业大学 地址 130000 吉林省长 春市朝阳区湖西街 道延安大街20 55号 (72)发明人 郝兆朋　胡锦灿　范依航　林洁琼　 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/25(2020.01) G06F 111/14(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于分子动力学的冷轧合金钢层状异 构体的模拟方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于分子动力学的冷轧 变形下形成层状异构体的模拟方法， 本发明属于 材料计算领域。 所述的模拟方法包括： 建立基于 分子动力学的合金材料粗晶模型； 选择适用的势 函数； 系综及其边界条件； 设置模拟的温度以及 弛豫时间； 设置轧制压缩变形量以及轧制方向； 设置保温温度与弛豫时间； 设置冷却温度以及冷 却速率。 模拟材料在冷轧作用下形成层状异构体 的过程。 本发 明可以揭示冷轧变形下材料的变形 过程及其规律， 对成型材料在不同变形下的机械 响应有指导作用。 权利要求书1页 说明书4页 附图5页 CN 115458094 A 2022.12.09 CN 115458094 A 1.一种基于分子动力学的冷轧合金钢层状异构体的模拟方法， 其特征在于， 包括如下 步骤： 建立基于分子动力学的合金 材料粗晶模型； 基于所述 三维模型及其金属种类， 选择适用的势函数； 设置进行分子动力学模拟的系综及其 边界条件； 设置好系综及其边界条件后， 将模型温度设置为022Cr 17Ni12Mo2合金钢冷轧过程所需 温度， 并设置弛豫时间； 模型弛豫为平衡时刻后， 给 材料一个连续的均匀压缩应 变量模拟稳定轧制的过程； 再将压缩完成后的模型 下的温度加热至目标温度， 保温一段时间； 将保温后的模型温度设置为冷却目标温度， 并设置冷却速度， 模拟高温退火的过程； 对三维模型的微观结构进行可视化观察， 并计算其变形过程的应力应变关系， 分析位 错演化关系， 研究冷轧下02 2Cr17Ni12Mo2合金钢层状 体对材料强度和韧性的影响。 2.根据权利要求1所述的一种基于分子动力学的冷轧合金钢层状异构体的模拟方法， 其特征在于， 所述结构模型采用lam mps软件建立。 3.根据权利要求1所述的一种基于分子动力学的冷轧合金钢层状异构体的模拟方法， 其特征在于， 所述冷轧变形 过程势函数， 选自eam/al loy、 LJ势函数中的一种或多种。 4.根据权利要求1所述的一种基于分子动力学的冷轧合金钢层状异构体的模拟方法， 其特征在于,所述系综采用等 温等压系综， 场内由Noose ‑Hoover恒温器控制； 所有模拟在x, y,z方向均采用 周期性边界条件。 5.根据权利要求1所述的一种基于分子动力学的冷轧合金钢层状异构体的模拟方法， 其特征在于， 所述轧制压缩的过程， 使用lam mps中的deform命令来实现。 6.根据权利 要求5所述的基于分子动力学的冷轧变形作用下022Cr 17Ni12Mo2合金钢产 生层状体的模拟方法， 其特 征在于， 所述轧制压缩过程， 在z方向上施加压缩应 变。 7.根据权利要求1 ‑6所述的基于分子动力学的冷轧变形作用下022Cr 17Ni12Mo2合金钢 产生层状 体的模拟方法， 其特 征在于， 所述轧制压缩完成后， 对当前模型进行冷却退火。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115458094 A 2一种基于分子动力学的冷轧合金钢层状异构体的模拟方 法 技术领域 [0001]本发明属于新型022Cr17Ni12Mo2合金钢层状异构体材料计算领域—基于分子动 力学的模拟冷轧工艺形成层状异构体的模拟方法。 背景技术 [0002]对于广泛应用的金属材料， 其中022Cr17Ni12Mo2合金钢有着较好的耐腐蚀性和冲 击韧性， 此外， 增强其 强度和韧性的协同作用在现代工业领域的发展中非常重视。 其中普遍 受到认可的增强方式有通过晶粒细化的方式来实现金属材料的高强度和高韧性。 其中通过 冷轧的加工方法， 在材料内部引入层状异质结构的方式是新的研究方法。 层状异构组织中 包含软、 硬相组织， 其中的片层界面可以良好的阻碍裂纹的扩展， 从而能够很大程度上增强 金属材料的机械性能， 例如冲击性能和抗疲劳性能。 通过轧制后退火的方式来 获得。 目前没 有报道有关基于分子动力学下， 模拟存在层状体的022Cr17Ni 12Mo2合金钢来研究其力学性 能。 [0003]由于， 该变形过程中的微观结构是一个复杂的过程， 等轴晶粒在变形过程中逐渐 细化， 在变形时的高温作用下产生 非晶态原子， 高温冷却时晶粒开始再结晶。 由于金属在加 工过程中无法实时观测到晶粒细化以及再结 晶过程， 因此在微观形式下研究其机理。 进而 完成在微观角度下对该层状异构体模型进行 下一步的机械响应比如拉伸等。 发明内容 [0004]根据目前对高强度 ‑高韧性材料的研究， 本发明实施实例并提供一种基于分子动 力学的冷轧变形下形成层状异构体的模拟方法， 加深对层状异构体的认识， 揭示对材料强 度和韧性的具体作用规 律。 [0005]为达到上述目的， 本发明实施实例的技 术方案如下： 一种基于分子动力学的冷轧合金钢层状异构体的模拟方法， 包括如下步骤： 建立基于分子动力学的合金 材料粗晶模型； 基于所述 合金材料模型及其金属种类， 选择适用的势函数； 设置进行分子动力学模拟的系综及其 边界条件； 设置好系综及其边界条件后， 将模型温度设置为022Cr17Ni12Mo2合金钢冷轧过程 温度， 并设置弛豫时间； 模型弛豫为平衡时刻后， 给材料一个连续的均匀压缩应变量模拟稳定轧制的过 程； 再将压缩完成后的模型 下的温度加热至目标温度， 保温一段时间； 将保温后的模型温度设置为冷却目标温度， 并设置冷却速度， 模拟高温退火的过 程； 对三维模型的微观结构进行可视化观察， 并计算其变形过程的应力应变关系， 分 析位错演化关系， 观察并确认层状异构体的晶粒形成， 研究冷轧下022Cr17Ni12Mo2合金钢说　明　书 1/4 页 3 CN 115458094 A 3