孔凡荣张海鸥王桂兰
金属学报
运用有限容积法(FVM)对等离子沉积直接成形(PDM)过程中的沉积层温度场、熔池液相流动场进行了数值模拟. 采用水平集方法追踪液/气界面演变过程, 采用焓孔隙率法处理固/液相变过程, 并采用Monte Carlo (MC)方法模拟沉积温度载荷作用下成形件热影响区(HAZ)组织的晶粒长大过程. 基于所提出的FVM--MC法耦合的宏/微观统一模型模拟了镍基高温合金K163薄壁零件PDM过程中沉积层HAZ晶粒的生长过程, 预测了在重复热冲击作用下热影响区晶粒长大与转变过程. 模拟结果表明, 热冲击频率与温度幅值直接决定热成形件的组织形态; 热扫描速度影响熔池液相流动与温度场分布, 从而间接决定了成形件的最终晶粒尺寸与分布.随着热扫描速度的增加, 成形件晶粒趋于细化. 在保证粉末充分熔融条件下, 提高热扫描速度可以细化HAZ的晶粒尺寸.
关键词:
等离子沉积直接成形(PDM)
,
Monte Carlo method
,
finite volume method
,
level--set approach
,
nickel base superalloy
