鎳基高溫合金在定向凝固過程中形成的雀斑缺陷對(duì)鑄件有很大破壞性,實(shí)驗(yàn)研究固然可以在一定程度上解釋雀斑形成特點(diǎn),但耗費(fèi)大量的人力物力。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在材料科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用,利用計(jì)算機(jī)模擬凝固過程,更有利于直觀理解工藝參數(shù)對(duì)雀斑形成的影響規(guī)律。本課題基于體積元平均技術(shù)建立了熱溶質(zhì)對(duì)流為主要驅(qū)動(dòng)力的宏觀偏析三維預(yù)測(cè)模型。開發(fā)半隱式算法,即能量守恒方程和溶質(zhì)守恒方程采用顯式有限差分算法,動(dòng)量守恒方程采用隱式SOLA(Solution Algorithm for Transient Fluid Flow)算法。模擬結(jié)果首先與文獻(xiàn)中結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,其次與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,兩者定性吻合,驗(yàn)證模型算法的可靠性。采用所開發(fā)的模型和算法,研究不同抽拉速度對(duì)雀斑形成的影響,計(jì)算結(jié)果表明抽拉速度為0.10 cm/min的鑄件形成雀斑傾向比抽拉速度為0.60cm/min的鑄件嚴(yán)重。抽拉速度增加表明冷卻速度增加,因此增大抽拉速度可以有效抑制雀斑缺陷形成。不同合金成分影響雀斑形成的模擬研究表明,與包含所有元素(CMSX-4)的鑄件相比,無(wú)Ta元素鑄件在表面形成明顯宏觀偏析和雀斑缺陷,因此Ta是抑制雀斑形成元素。無(wú)A...

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 鎳基高溫合金
        1.2.1 鎳基高溫合金的發(fā)展
        1.2.2 鎳基高溫合金的特點(diǎn)
    1.3 雀斑缺陷
    1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.4.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.4.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
    1.5 主要研究?jī)?nèi)容
第2章 凝固過程的計(jì)算機(jī)模擬
    2.1 數(shù)學(xué)模型
        2.1.1 傳輸模型
        2.1.2 SOLA算法
    2.2 數(shù)值模擬參數(shù)
    2.3 邊界條件及初始條件
    2.4 小結(jié)
第3章 數(shù)值模擬結(jié)果與分析
    3.1 對(duì)比Demirdzic文獻(xiàn)模擬結(jié)果
    3.2 對(duì)比Beckermann文獻(xiàn)模擬結(jié)果
    3.3 不同冷卻速度下數(shù)值模擬結(jié)果與分析
        3.3.1 0.60 cm/min抽拉速度的數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.3.2 0.10 cm/min抽拉速度的數(shù)值模擬結(jié)果分析
    3.4 不同合金成分的數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.4.1 無(wú)Ta元素的鑄件的數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.4.2 無(wú)Al元素的鑄件的數(shù)值模擬結(jié)果分析
    3.5 不同幾何形狀的數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.5.1 收縮結(jié)構(gòu)鑄件的數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.5.2 棱柱結(jié)構(gòu)鑄件的數(shù)值模擬結(jié)果分析
    3.6 小結(jié)
第4章 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    4.1 實(shí)驗(yàn)條件及設(shè)備
    4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    4.3 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和專利
致謝



本文編號(hào)：3805430