高温合金涡轮叶片定向凝固过程数值模拟研究进展

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作   者：

许庆彦;  杨聪;  闫学伟;  柳百成; 

作者机构：

清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室; 

关键词：

高温合金;  涡轮叶片;  数值模拟;  定向凝固; 

期刊名称：

金属学报

基金项目：

镍基高温合金涡轮叶片定向凝固过程中热-力-位移的模拟与尺寸精度控制

i s s n：

0412-1961

年卷期：

2019 年 09 期

页   码：

1175-1184

摘   要：

高温合金涡轮叶片被广泛应用于航空发动机与燃气轮机,数值模拟技术能优化和改进涡轮叶片定向凝固工艺,提高成品率。本文总结了国内外高温合金涡轮叶片定向凝固过程宏、微观数值模拟模型,介绍了其发展趋势。对高速凝固(HRS)和液态金属冷却(LMC) 2种工艺下高温合金叶片宏观温度场、介观晶粒组织与微观枝晶组织做了模拟仿真,对比分析了2种定向凝固工艺下的传热过程和微观组织演化规律。介绍了变抽拉速率工艺在高温合金定向凝固中的应用,以实际叶片作为算例,对比了常抽拉速率与优化的变抽拉速率对涡轮叶片温度场、晶粒组织的影响。结果表明,优化的变抽拉速率工艺能够改变上凸或者下凹的糊状区形状,得到平直的糊状区与平行的晶粒组织,有利于提升叶片高温力学性能。