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冀鹣,,高温合金单晶叶片定向凝固过程的宏微观数值模拟眦琒宁锍げ,张航砬煅,柳百成物理模型P唐实验采用生产上实际应用的新型单晶合金稀有金属材料与工程呵褿我国航空工业的发展急需要提高航空发动机的综合性能。】。因此,要求叶片具有细密的单晶或定向微观组织,不允许有缺陷。单晶叶片形状复杂,对温度场的要求极其严格。因此,国内的单晶叶片生产还存在缺陷多、成品率低等重大的技术困难A鹤骷蟛用实验方法研究了单晶叶片试样一次臂间距与工艺的关系】。目前国内采用数值模拟方法研究整个铸件二次臂间距的工作还不是很多。目前,,并有效地降低成本和缩短时间。此外,热动力学数据库也越来越多的应用于材料热物性参数和微观组织的计算。目前单晶高温合金叶片定向凝固过程最为常用的方法是法呶潞辖鸾阶⒑螅涂撬嫠铜板一起自上而下运动,完成定向凝固。抽拉速度是最核心的工艺参数,拉速过快则易产生杂晶,拉速过慢则发生组织粗大、壳芯变形等问题,工艺窗口很难通过实验来摸索。图K芯康ゾб镀募负涡巫矗诩尤惹排列方式以及鍪笛椴馕碌愕奈恢谩实验材料热物性参数热物性参数随温度变化范围大,采用热动力学数据库,采用扑隳P停莩煞旨扑懔所需的随温度变化的材料参数和相关相图数据温度场数值模型采用以下方程耦合计算温度场和充型过程中的流场:渴睾惴匠蹋式中:晃猧方向上的速度分量;K俣仁噶浚籔为压力;J奔洌籫猧方向上的重力加速度;A体密度;Ⅳ为流体的动力粘度。,,辽宁沈阳摘要:基于有限元和榷ρ菘饨⒘说ゾб镀婵杖勰V於ㄏ蚰坦痰氖砟P停圆煌ひ障单晶叶片试样凝固过程中的温度场、糊状区演变及枝晶二次臂间距进行了仿真,研究了缺陷形成机理和规律。计算结果与实验吻合良好。计算结果显示,拉速大时二次臂细小,但杂晶产生的趋势加大;拉速小时杂晶不易形成,但二次臂增粗。对实际空心薄壁复杂单晶叶片定向凝固过程的模拟研究表明,二次臂间距在叶身部分分布比较均一,/槔庇锌赡茉谠蛋宕Σ泳А2捎帽淅俟ひ眨唤隹杀苊庠泳毕荩鼓鼙Vすぜ蟛糠种感。高生产效率和成品率。关键词:空心单晶叶片;定向凝固;热动力学数据库;二次臂间距;数值模拟中图法分类号:文献标识码:文章编号:.叶片三维形状及测温点位置收稿日期:..作者简介:唐宁,男,年生,博士生,清华大学机械工程系,北京,电话:珽簃畉焦月图基金项目:“奔苹;国家科技重大专项琋
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攀缓一鴏丽/下丹五÷:ゾб镀匝D饨峁胩致五甪¨所一七一海海海式中:N露龋籧为比热;5既认凳蝗O啾潜热;正为固相率。寤匠蹋式中:A魈逄寤质苑匠对于动态辐射传热边界条件,采用基于有限单元面片的辐射计算法来更新,如图尽根据对称性,对的炉体和鲆镀薪#应用旋转周期性边界条件。微观组织模型采用以下模型计算铸件各个点的枝晶二次臂间距:式中:为枝晶二次臂间距,为局域凝固时间。其中:式中:厂为表面张力常数,@┥⑾凳珻。。。为共晶点浓度,NR禾跏寂ǘ龋琺为液相线斜率,溶质分配系数。网格剖分实际叶片有着非常复杂的曲面形状,在模型的不同部位使用不同尺寸的网格。将型壳分为面层和背层,分别剖分网格,使用不同的材料参数。试板总的单元数共计万。实际单晶叶片铸件及其浇注系统的三维网格剖分如图尽W芡袷