液态金属冷却定向凝固过程的数值模拟与实验研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 卢玉章 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2006-05-26 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 金属研究所 |
| 导师 | 张健 |
| 关键词 | 液态金属冷却 定向凝固 数值模拟 单晶 大尺寸定向凝固叶片 |
| 其他题名 | Simulation and experiment of directional solidification process by the assist of liquid metal cooling |
| 学位专业 | 材料学 |
| 中文摘要 | 液态金属冷却（LMC，Liquid-Metal-Cooling）工艺是一种新型的定向凝固工艺，由于用传导和对流传热代替了辐射传热，与传统高速凝固法（HRS，High-Rate-Solidification）相比可以提供更高的温度梯度和凝固速率，在生产大尺寸单晶和定向叶片方面具有明显优势，深入研究LMC工艺下铸件凝固过程的温度场以及晶粒组织，对于大尺寸单晶和定向叶片的生产具有重要意义。 本论文在基本的传热方程以及元胞自动机理论的基础上，利用有限元软件ProCAST对单晶铸件的温度场，大尺寸定向凝固燃机叶片的温度场以及晶粒组织进行了模拟与实测。 研究表明单晶铸件温度场的模拟与测量结果符合很好，在1200C以上计算温度曲线与实测温度曲线一致。LMC工艺可以提供的冷却速率远远高于HRS工艺，并且随着拉速的增加，冷却速率增加。在横截面积突变处，即缘板部分，尤其是缘板的外沿，温度梯度明显降低；随着拉速的增加，凝固界面由凸面状变平直，拉速继续增加凝固界面变成凹面状，并且曲率不断增加。要在缘板处获得完整的单晶，应当控制拉速，使固液界面平直或者呈凸面状，使凝固从缘板的内部向外部顺序进行。 大尺寸定向叶片横向、纵向的晶粒组织对比表明，微观组织模拟结果和试验结果吻合良好。拉速较高时，凝固界面凹陷，晶粒垂直于凝固界面收敛生长，部分晶粒取向偏离<001>方向角度很大，在缘板部位观察到疏松，叶身靠近缘板部位由于凝固界面曲率增大，出现等轴晶粒；拉速较低时，凝固界面平直，晶粒取向偏离<001>方向角度很小，缘板处疏松面积明显减小、位置移向缘板外沿，在叶身靠近缘板处没有观察到等轴晶粒。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2012-04-10 |
| 页码 | 76 |
| 源URL | [http://ir.imr.ac.cn/handle/321006/17259]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 卢玉章. 液态金属冷却定向凝固过程的数值模拟与实验研究[D]. 金属研究所. 中国科学院金属研究所. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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