梁作俭
,
许庆彦
,
李俊涛
,
李世琼
,
张继
,
柳百成
,
仲增墉
稀有金属材料与工程
根据熔模型壳离心浇注的铸造工艺特点,建立了γ-TiAl增压涡轮凝固传热过程的数值模型,推导了离心压力下γ-TiAl金属间化合物的凝固收缩和补缩过程数学模型,模拟计算了γ-TiAl增压涡轮铸件的温度场和收缩缺陷.结果表明,模型能可靠计算γ-TiAl增压涡轮铸件凝固过程的温度分布和准确预测铸件的收缩缺陷,数值模拟结果与实验结果吻合良好.数值模拟结果证实了前期工作所提出的进一步减少及消除收缩缺陷的优化工艺措施的合理性.
关键词:
γ-TTil
,
数值模拟
,
熔模铸造
,
收缩缺陷
,
增压涡轮
梁作俭
,
许庆彦
,
李俊涛
,
李世琼
,
张继
,
柳百成
,
仲增墉
稀有金属材料与工程
γ-TiAl金属间化合物的成形工艺是材料成形领域的前沿领域和研究热点.本研究采用水冷铜坩埚真空感应凝壳技术和熔模型壳离心浇注的铸造方法制备γ-TiAl增压涡轮,通过改善冒口工艺获得了健全的γ-TiAl涡轮铸件,分析了γ-TiAl增压涡轮的凝固过程和收缩缺陷产生原因.结果表明,增大冒口与铸件的模数之差以及冒口与铸件的体积之比有利于减少及消除涡轮铸件的收缩缺陷.为给数值模拟研究提供热物性参数,针对涡轮铸件用钛铝合金,实验测试了合金的热膨胀系数、比热和热导率等物性参数,其与温度的关系分别为:αl=8.10651+0.0073T-2.97619E-6T2;CP=668.28158-0.013T+1.11905E-4T2;λ=19.82252-0.02781T+6.51497E-5T2-3.21096E-8T3.
关键词:
γ-TiAl
,
熔模铸造
,
增压涡轮
,
收缩缺陷
,
物性参数
梁作俭
,
许庆彦
,
李俊涛
,
李世琼
,
张继
,
柳百成
,
仲增墉
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2003.03.011
根据金属液凝固收缩理论和多孔介质中流体流动原理,建立了离心压力下Ti-Al合金精密铸件中微观缩松缺陷预测的数学模型,采用该模型对Ti-Al增压涡轮铸件进行模拟计算,并进行了实验验证.结果表明,数学模型能够合理反映离心转速、离心半径、温度梯度和冷却速度等重要因素对微观缩松的影响规律,数值模拟结果与实验结果相吻合.分析增压涡轮的计算结果表明,在涡轮轴向,温度梯度值是影响微观缩松度如何分布的主要原因;在涡轮径向,温度梯度、冷却速度和离心半径的共同作用决定着微观缩松度的变化规律.提高温度梯度,降低冷却速度,充分利用离心压力对枝晶间补缩的有效作用,有利于减少涡轮内部的微观缩松,保证叶片和涡轮的组织致密性和力学性能.
关键词:
Ti-Al合金
,
微观缩松
,
数学模型
,
精密铸件
梁作俭
,
许庆彦
,
李嘉荣
,
袁海龙
,
刘世忠
,
柳百成
金属学报
基于晶粒形核和生长物理过程及热质基本传输过程,
建立了单相合金凝固过程微观组织和微观偏析形成及枝晶形貌演化的三维数学模型, 模型中考虑了成分过冷、曲率过冷和各向异性等重要因素. 数值模拟结果表明, 所建数学模型能够合理反映质点形核、晶粒生长和柱状---等轴晶转变物
理过程, 温度场、溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理. 自由枝晶生长过程的模拟结果表明, 各向异性强度对枝晶生长和最终组织形貌具有重要影响: 强各向异性趋于得到分支发达的树型结构, 内部组织为取向平行排列规则的二次枝晶臂簇; 而弱各向异性趋于得到表面凹凸不平的近似正八面体结构. 模拟结果还证实枝晶内部存在小的孤立熔池, 这有助于揭
示微观组织中出现点偏析和微观缩松的根本原因.
关键词:
微观组织
,
numerical simulation
,
single phase alloy
梁作俭
,
许庆彦
,
李嘉荣
,
袁海龙
,
刘世忠
,
柳百成
金属学报
doi:10.3321/j.issn:0412-1961.2004.04.021
基于晶粒形核和生长物理过程及热质基本传输过程,建立了单相合金凝固过程微观组织和微观偏析形成及枝晶形貌演化的三维数学模型,模型中考虑了成分过冷、曲率过冷和各向异性等重要因素.数值模拟结果表明,所建数学模型能够合理反映质点形核、晶粒生长和柱状→等轴晶转变物理过程,温度场、溶质场和微观组织形貌的模拟计算结果合理.自由枝晶生长过程的模拟结果表明,各向异性强度对枝晶生长和最终组织形貌具有重要影响:强各向异性趋于得到分支发达的树型结构,内部组织为取向平行排列规则的二次枝晶臂簇;而弱各向异性趋于得到表面凹凸不平的近似正八面体结构.模拟结果还证实枝晶内部存在小的孤立熔池,这有助于揭示微观组织中出现点偏析和微观缩松的根本原因.
关键词:
微观组织
,
数值模拟
,
单相合金
,
凝固过程
梁作俭
,
许庆彦
,
李俊涛
金属学报
根据金属液凝固收缩理论和多孔介质中流体流动原理，建立了离心压力下Ti-Al 合金精密铸件中微观缩松缺陷预测的数学模型，采用该模型对Ti-Al 增压涡轮铸件进行模拟计算，并进行了实验验证。结果表明，数学模型能够合理反映离心转速、离心半径、温度梯度和冷却速度等重要因素对微观缩松的影响规律，数值模拟结果与实验结果相吻合。分析增压涡轮的计算结果表明，在涡轮轴向，温度梯度是影响微观缩松度如何分布的主要原因；在涡轮径向，温度梯度、冷却速度和离心半径的共同作用决定着微观缩松度的变化规律。提高温度梯度，降低冷却速度，充分利用离心压力对枝晶间补缩的有效作用，有利于减少涡轮内部的微观缩松，保证叶片和涡轮的组织致密性和力学性能。
关键词:
Ti-Al
,
null
,
null
,
null
