镍基高温合金铸件液态金属冷却定向凝固建模仿真及工艺规律研究

摘要：

考虑了液态金属冷却定向凝固过程中动态对流边界,建立了高温合金铸件温度场数学模型,采用三维元胞自动机(cellular automaton,CA)方法和KGT生长模型,建立了镍基高温合金凝固过程晶粒形核及生长的数学模型.采用宏观模型与微观模型双向同步耦合,实现了温度场和晶粒组织的数值模拟.进行了浇注实验,用冷却曲线和晶粒形貌验证了数学模型的准确性.对液态金属冷却定向凝固规律的研究表明,抽拉速率不仅对糊状区形状有重要影响,而且对晶粒的平行度以及枝晶组织的细密性也有很大的影响.抽拉速率过小时,糊状区上凸,晶粒组织易发散;抽拉速率过大时,糊状区下凹,晶粒组织汇聚,同时造成枝晶组织的粗化;适当的抽拉速率下能获得平坦的糊状区,提高晶粒的平行度,细化枝晶组织.

关键词：液态金属冷却、数学模型、定向凝固、数值模拟

所属期刊栏目：51

分类号：TG132(金属学与热处理)

资助基金：Supported by National Basic Research Program of China No.2011CB706801, National Natural Science Foundation of China Nos.51171089 and 51374137 and National Science and Technology Major Projects of China Nos.2012ZX04012-011 and 2011ZX04014-052;国家重点基础研究发展计划项目2011CB706801,国家自然科学基金项目51171089和51374137及国家科技重大专项项目2012ZX04012-011和2011ZX04014-052资助

在线出版日期：2015-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：1288-1296