高温合金定向凝固过程中枝晶生长与溶质对流数值模拟

摘要：

目的 针对高温合金叶片在定向凝固过程中容易出现雀斑缺陷,从而导致叶片报废的问题,对定向凝固枝晶生长与溶质对流进行模拟研究,以揭示雀斑缺陷的形成规律.方法 针对CM247LC合金定向凝固过程,采用相场模型模拟凝固过程枝晶生长,采用格子Boltzmann模型模拟溶质浓度差引起的自然对流.采用基于双重网格的GPU并行算法对相场-格子Boltzmann模型进行数值求解.研究在不同晶体取向角度与取向差条件下的枝晶形貌、对流速度及溶质羽流的演变规律.结果 当晶体取向角度不同时,在枝晶生长过程中,液相区域的平均对流速度均表现为周期性变化.当晶体取向角度较大时,随着晶体取向角度的变大,一次枝晶臂间距变大.当枝晶间存在晶体取向差时,溶质羽流倾向于在发散型晶界附近发起;随着晶体取向差的增大,溶质羽流发起时间提前.溶质羽流的形成阻碍了枝晶尖端及附近枝晶侧臂的生长.结论 晶体取向角度对溶质羽流形成的影响较小,较大的晶体取向差对溶质羽流的形成有促进作用.

关键词：高温合金、定向凝固、枝晶生长、溶质对流、相场模拟

所属期刊栏目：15

分类号：TG244.3(铸造)

在线出版日期：2023-10-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：13-20