重型燃机大尺寸叶片定向凝固组织模拟

发布时间：2022-01-24 03:58

　　采用CAF?模型对某重型燃机大尺寸动叶片定向凝固组织进行了数值模拟。结果表明,叶根朝下组模时,柱状晶尺寸细小,偏离度和发散度较小,叶根晶粒尺寸细小,叶顶晶粒尺寸粗大;叶顶朝下组模时,柱状晶粗大,偏离度和发散度较大,叶顶晶粒细小,叶根晶粒粗大。抽拉速率对柱状晶组织的影响与组模方式相关性不大,抽拉速率越大,柱状晶尺寸越小,偏离度和发散度越小。试生产发现,数值模拟结果和试验结果符合较好。 

【文章来源】：特种铸造及有色合金. 2020,40(09)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

三维模型

MAR-M247LC合金热物性参数随温度的变化曲线

采用2种组模方式，即叶根朝下和叶顶朝下，在浇注工艺参数、抽拉速率保持一致的情况下，研究了不同的组模方式对铸件晶粒组织的影响，结果见图3和图4。由图3a可知，当叶根朝下组模时，结晶器水冷温度低，与其接触的很薄一层金属液温度迅速下降，产生强烈过冷，而且结晶器可以作为非均匀形核的基底。因此，立即产生大量的晶核，这些晶核迅速长大至相互接触，形成细小等轴晶。随着抽拉的进行，柱状晶不断生长，不同取向的晶粒相互竞争，只有部分择优取向的晶粒穿过缘板进入叶身继续生长。在此抽拉速率下，液固界面前沿微凹，趋于水平，且在此组模方案下，铸件下宽上窄，柱晶逐渐生长至排气边而终止。由图4a可知，当叶顶朝下组模时，和叶根朝下组模相似，在合金液与结晶器接触的瞬间，叶顶气封齿首先凝固形成细小的等轴晶，随着抽拉进行，柱状晶间相互竞争，择优生长进入叶身。不同之处在于，叶顶朝下时，3个气封齿尺寸小，对进入叶身的晶粒起到间接筛选作用，直接导致进入叶身的晶粒数目降低，晶粒较为粗大；铸件上宽下窄，柱状晶晶粒在生长过程中向进/排气边侧倾斜生长，导致晶粒分散度和偏离度增加，叶身晶粒逐渐变粗。由图3e和图4e可知，模拟结果与试验结果符合较好。

【参考文献】：
期刊论文
[1]镍基高温合金单晶叶片凝固组织模拟[J]. 李海松,李林蓄,曾洪,杨照宏,杨功显.  特种铸造及有色合金. 2018(12)
[2]重型燃机涡轮空心叶片定向凝固数值模拟[J]. 张琼元,刘艳领,杨功显,巩秀芳.  东方汽轮机. 2017(02)



本文编号：3605800