单晶高温合金螺旋选晶过程的数值模拟与实验研究Ⅰ.引晶段

金属学报, 2013, 49(12): 1508-1520. doi: 10.3724/SP.J.1037.2013.00213

单晶高温合金螺旋选晶过程的数值模拟与实验研究Ⅰ.引晶段

张航 ^1, , 许庆彦 ^2, , 孙长波 ^3, , 戚翔 ^4, , 唐宁 ^5, , 柳百成 ^6,

1.清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室,北京,100084

2.清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室,北京,100084

3.沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司,沈阳,110043

4.清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室,北京,100084

5.清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室,北京,100084

6.清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室,北京,100084

基金项目: National Natural Science Foundation of China(51171089) National Basic Research Program of China(2011CB706801) 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,以及国家科技重大专项项目2011ZX04014-052和2012ZX04012-011资助 National Science and Technology Major Project(.2011ZX04014-052 and 2012ZX04012-011)

关键词：螺旋选晶器 , 引晶段 , 数值模拟 , 晶粒取向 , 晶粒密度

SIMULATION AND EXPERIMENTAL STUDIES ON GRAIN SELECTION BEHAVIOR OF SINGLE CRYSTAL SUPERALLOY Ⅰ.Starter Block

Keywords： spiral grain selector , starter block , numerical simulation , grain orientation , grain density

从实验及模拟角度对比研究了引晶段的晶粒密度和取向随晶粒生长高度(研究位置距试样底面的高度)的变化规律,并给出了引晶段参数的设计准则.采用EBSD晶体取向成像技术获得了引晶段截面的晶粒形貌和取向极图;采用CA-FD方法,针对单晶定向凝固过程进行数理建模与仿真,实现了凝固过程的三维宏观温度场与微观组织生长的模拟计算.从宏、微观角度解释了定向凝固过程的晶粒竞争演化行为,为引晶段设计提供理论支持.

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