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

发布时间：2018-11-26 09:34

【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.
[Abstract]:Considering the dynamic convection boundary during the cooling and directional solidification of liquid metal, a mathematical model of temperature field of superalloy castings is established. The three-dimensional cellular automaton (cellular automaton,CA) method and the KGT growth model are used. A mathematical model of grain nucleation and growth of nickel base superalloy during solidification was established. The numerical simulation of temperature field and grain structure is realized by using the bidirectional synchronous coupling of macro model and micro model. The accuracy of the mathematical model was verified by cooling curve and grain morphology. The study on the cooling and directional solidification of liquid metal shows that the pulling rate not only has an important effect on the shape of the paste, but also on the parallelism of the grain and the fineness of the dendritic structure. When the pulling rate is too small, the gelatinized zone protrudes, and the grain structure is easily dispersed, while when the pulling rate is too high, the gelatinized zone concave and the grain structure converges, resulting in the coarsening of the dendritic structure at the same time. At a proper drawing rate, a smooth paste region can be obtained, which can improve the parallelism of the grain and refine the dendritic structure.
【作者单位】： 清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室;沈阳铸造研究所;
【基金】：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 国家科技重大专项项目2012ZX04012-011和2011ZX04014-052资助~~
【分类号】：TG132.3

【参考文献】

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【共引文献】

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本文编号：2358171