单晶高温合金叶片定向凝固过程数值模拟

摘要：

基于有限元建立了单晶高温合金叶片定向凝固过程的数理模型,对3.6、4.5、7.2 mm/min等3种抽拉速度下的温度场、温度梯度、冷却速率进行了数值模拟.模拟计算结果显示,抽拉速度为7.2 mm/min时,叶片糊状区较宽,等温线倾斜程度比3.6 mm/min和4.5 mm/min时更大.随抽拉速度提高,固-液界面的温度梯度降低,选晶器内螺旋内、外侧温度梯度相差较大.起晶器和选晶器起始段中的冷却速率不受抽拉速度的影响;螺旋后段与叶身随抽拉速度增加,冷却速率增大.将温度场计算结果与CAFE模块耦合,对形核生长情况进行模拟,研究了抽拉速度对杂晶缺陷形成的影响.结果 显示,抽拉速度为7.2 mm/min时,在缘板边缘处易形成杂晶;抽拉速度为3.6 mm/min和4.8 mm/min时,形成了完整的单晶.

关键词：单晶叶片;定向凝固;抽拉速度;数值模拟

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分类号：TG132.3+2;TP311(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;集美大学校基金资助项目;集美大学校基金资助项目;厦门市重大科技资助项目

在线出版日期：2021-12-21（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：1361-1365