利用MeltFlow模擬軟件對大型InconelX-750合金電渣錠鑄態(tài)組織的一次、二次枝晶間距進(jìn)行模擬計算,并對實際生產(chǎn)的電渣錠取樣進(jìn)行顯微組織觀察。模擬計算結(jié)果表明:不同合金元素對冷卻速率和局部凝固時間的變化敏感程度不同,但是在整個電渣錠范圍內(nèi)分布均勻,無明顯宏觀偏析;由電渣錠頭部向尾部、中心位置到邊緣,一次、二次枝晶間距逐漸減小,在相同位置,電渣錠頭部的枝晶間距大于尾部。實驗結(jié)果表明:電渣錠由中心位置到邊緣,隨著凝固過程中過冷度的增加,枝晶組織尺寸和枝晶端部曲率半徑逐漸減小,且中心位置的一次枝晶間距大約是邊緣位置的1.9～2.4倍,中心位置二次枝晶間距大約是邊緣位置的1.4～1.6倍。相同位置,電渣錠頭部的枝晶組織尺寸和枝晶間距大于尾部;電渣錠頭部試樣枝晶間析出大量針狀相,而尾部僅有少量的塊狀相彌散析出;枝晶間距模擬計算結(jié)果和實驗測量結(jié)果基本一致,可以利用該模擬軟件對電渣錠凝固之后的枝晶間距進(jìn)行預(yù)測。 

【文章來源】：材料熱處理學(xué)報. 2020,41(10)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

模擬計算范圍[8]

圖2(a)、2(b)分別為模擬合金電渣錠凝固過程中的局部凝固時間、冷卻速率在電渣錠中的分布�？梢钥闯�,越靠近電渣錠中心軸線的位置,凝固過程中的局部凝固時間越長、冷卻速率越慢;在收縮區(qū)域,由于渣層的存在,從而起到一定保溫作用,很大程度上降低該位置上凝固過程中的熱損失,從而使得此處局部凝固時間最長、冷卻速率最低;在與結(jié)晶器壁接觸的位置上,由于液態(tài)金屬與冷卻水進(jìn)行換熱以及與外部環(huán)境熱輻射交換熱量,從而在這些位置局部凝固時間最短、冷卻速率最快。圖3為利用MeltFlow電渣重熔模擬軟件計算得到的Al、Ti、Nb、Cr 4種合金元素在整個InconelX-750合金鑄錠中的分布�？梢�,Al、Nb元素在鑄錠中部含量較高,頭部、尾部含量較低,但是中部與兩端的含量相差大約0.02%～0.08%,整體含量分布較為均勻;Ti元素在鑄錠內(nèi)的分布大致呈“U”型,由頭部向尾部、電渣錠中心軸線位置向邊緣位置,隨著冷卻速度增加、局部凝固時間的減小,含量逐漸減小,相差大約0.2%～0.4%;Cr元素分布與Ti相似,但是由頭部向尾部含量逐漸增大,電渣錠中心軸線位置向邊緣位置含量逐漸增大,含量相差0.1%～0.5%左右,總體上分布較為均勻;而在鑄錠頭部收縮區(qū)域,由于此處靠近電極和渣層,冷卻條件差,熱交換效率很低,局部凝固時間長,導(dǎo)致合金元素發(fā)生燒損或者偏聚,使得此處的合金元素含量和整體含量相差較大,Al、Nb收縮區(qū)域的燒損和偏聚程度小,元素分布對冷卻速率和局部凝固時間變化不敏感,而Ti、Cr元素對冷卻速率和局部凝固時間變化較為敏感,Ti在收縮區(qū)域發(fā)生一定偏聚,Cr在收縮區(qū)域發(fā)生一定燒損。但是總體上,這4種主要合金元素在整個電渣錠的分布均勻,不存在明顯的宏觀偏析。

圖3為利用MeltFlow電渣重熔模擬軟件計算得到的Al、Ti、Nb、Cr 4種合金元素在整個InconelX-750合金鑄錠中的分布�？梢�,Al、Nb元素在鑄錠中部含量較高,頭部、尾部含量較低,但是中部與兩端的含量相差大約0.02%～0.08%,整體含量分布較為均勻;Ti元素在鑄錠內(nèi)的分布大致呈“U”型,由頭部向尾部、電渣錠中心軸線位置向邊緣位置,隨著冷卻速度增加、局部凝固時間的減小,含量逐漸減小,相差大約0.2%～0.4%;Cr元素分布與Ti相似,但是由頭部向尾部含量逐漸增大,電渣錠中心軸線位置向邊緣位置含量逐漸增大,含量相差0.1%～0.5%左右,總體上分布較為均勻;而在鑄錠頭部收縮區(qū)域,由于此處靠近電極和渣層,冷卻條件差,熱交換效率很低,局部凝固時間長,導(dǎo)致合金元素發(fā)生燒損或者偏聚,使得此處的合金元素含量和整體含量相差較大,Al、Nb收縮區(qū)域的燒損和偏聚程度小,元素分布對冷卻速率和局部凝固時間變化不敏感,而Ti、Cr元素對冷卻速率和局部凝固時間變化較為敏感,Ti在收縮區(qū)域發(fā)生一定偏聚,Cr在收縮區(qū)域發(fā)生一定燒損。但是總體上,這4種主要合金元素在整個電渣錠的分布均勻,不存在明顯的宏觀偏析。圖4 模擬軟件計算得到的InconelX-750合金鑄錠的枝晶間距分布

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3412146