基于三维CAFE法计算真空自耗电弧熔炼钛合金铸锭的凝固组织

稀有金属材料与工程, 2014, 43(7): 1537-1542.

基于三维CAFE法计算真空自耗电弧熔炼钛合金铸锭的凝固组织

寇宏超 ^1, , 张颖娟 ^2, , 李鹏飞 ^3, , 钟宏 ^4, , 胡锐 ^5, , 李金山 ^6, , 周廉 ^7,

1.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072

2.西北工业大学凝固技术国家重点实验室,陕西西安710072

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基金项目: Major State Basic Research Development Program of China ("973"Program) (2007CB613802) the Program of Introducing Talents of Discipline to Universities (B08040)

关键词： VAR , 温度场 , 凝固组织 , 自然对流 , 钛合金

Numerical Simulation of Titanium Alloy Ingot Solidification Structure during VAR Process Based on Three-Dimensional CAFE Method

Keywords： vacuum arc remelting (VAR) , temperature field , solidification structure , natural convection , titanium

建立三维多尺度数学模型计算Ti-6Al-4V合金铸锭真空自耗电弧熔炼(VAR)过程中的温度场、流场及凝固组织的形成.该模型包括宏观质量、动量及能量守恒方程和介观晶粒形核生长模型.在传热与流动计算的基础上,模拟铸锭VAR过程中的三维凝固组织的形成.对比计算结果与实验观察可知,两者在晶粒结构与晶粒生长方式方面吻合较好.当考虑VAR过程中熔池表面的辐射换热后,铸锭项部的柱状晶被很好地呈现.最后,考察了自然对流对铸锭凝固组织的影响,计算结果表明自然对流对柱状晶-等轴晶转变(CET)及晶粒尺寸影响较大,表现为促进CET及细化晶粒.

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