【摘要】：為了研究電磁攪拌作用對激光熔凝熔池凝固過程的影響,采用有限體積法對施加磁場前后激光單道動態(tài)熔凝TA15鈦合金過程進(jìn)行三維磁-熱耦合數(shù)值模擬。研究了磁場對激光熔池流場、熔凝單道及其周邊基材溫度分布、固液界面處溫度梯度和凝固速度的影響,并采用試驗手段對模擬結(jié)果進(jìn)行了驗證。模擬結(jié)果表明:電磁攪拌作用使激光熔池最大流速增加了約20%,對流加劇促進(jìn)了熔池?zé)峤粨Q作用,使其最高溫度下降,固液分界面處溫度梯度大幅降低,凝固速度小幅增大,從而有利于熔池頂部組織發(fā)生柱狀晶-等軸晶轉(zhuǎn)變(CET)。試驗結(jié)果顯示施加磁場后熔凝層頂部有等軸晶組織生成,且隨著遠(yuǎn)離磁場中心,電磁力增大,等軸晶區(qū)有擴(kuò)大趨勢。試驗結(jié)果和模擬結(jié)果一致性較好。
[Abstract]:In order to study the effect of electromagnetic stirring on the solidification process of laser melting pool, the 3-D magneto-thermal coupling numerical simulation of laser single channel dynamic melting of TA15 titanium alloy before and after the application of magnetic field was carried out by finite volume method. The effects of magnetic field on the flow field of the laser melting pool, the temperature distribution of the single channel and its surrounding substrate, the temperature gradient at the solid-liquid interface and the solidification velocity are studied. The simulation results are verified by means of experiments. The simulation results show that electromagnetic stirring increases the maximum flow velocity of the laser molten pool by about 20 percent, and the convection accelerates the heat exchange in the molten pool, which decreases the maximum temperature, decreases the temperature gradient at the solid-liquid interface, and increases the solidification velocity slightly. Thus, it is advantageous to columnar crystal equiaxed crystal transition (CET). In the top microstructure of molten pool. The experimental results show that equiaxed crystal structure is formed at the top of the melting layer after the application of magnetic field, and the electromagnetic force increases with the distance from the center of the magnetic field, and the equiaxed crystal region tends to expand. The experimental results are in good agreement with the simulation results.
【作者單位】： 沈陽航空航天大學(xué)航空制造工藝數(shù)字化國防重點學(xué)科實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51505301,51305280,51375316) 遼寧省自然科學(xué)基金(2015020118)
【分類號】：TG292

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本文編號：2422747