鎳基高溫合金定向凝固過程枝晶組織相場模擬研究
作者：許慶彥; 楊聰; 柳百成 清華大學(xué)材料學(xué)院先進(jìn)成形制造教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室; 北京100084
摘要：鎳基高溫合金是一類重要的高溫結(jié)構(gòu)材料,其鑄態(tài)組織尤其是枝晶組織對最終的性能有重要影響。開發(fā)了耦合熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫的相場模型,用于模擬多元鎳基高溫合金的枝晶生長過程。使用了GPU(Graphics Processing Unit)來加速相場計(jì)算,以實(shí)現(xiàn)大尺度范圍下的凝固組織相場模擬。對定向凝固單晶枝晶生長進(jìn)行了模擬研究,結(jié)果表明從基底形成枝晶臂經(jīng)歷了從瞬態(tài)生長到穩(wěn)態(tài)生長的過程,且整個(gè)過程受到傳熱與溶質(zhì)擴(kuò)散的控制。對定向凝固雙晶競爭生長(θ=±15°)進(jìn)行了模擬研究,其中發(fā)散型枝晶生長中擇優(yōu)取向枝晶能競爭掉非擇優(yōu)取向的枝晶使得晶界發(fā)生移動(dòng),而匯聚型枝晶生長中晶界保持不變。最后研究了自然對流對枝晶生長的影響,并將模擬得到元素偏析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對比,發(fā)現(xiàn)吻合較好。
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航空制造技術(shù)雜志
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