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

• 作者: 刘孝福 唐宁 柳百成 税国彦 许庆彦 闫学伟
• 来源期刊: 金属学报
• 学科: 工学
• 关键词: 液态金属冷却 数学模型 定向凝固 数值模拟
• 年，卷（期）: 2015,（10）
• 页码范围: 1288-1296
• 页数: 9页
• 分类号: TG132
• 语种: 中文
• DOI: 10.11900/0412.1961.2015.00338

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.