K439B高温合金变截面铸件缩孔缩松数值模拟与试验

具有变截面结构特征的铸件极易产生缩孔缩松缺陷,而准确预测并抑制缩孔缩松是制定合理铸造工艺的关键技术之一。采用有限元方法对K439B高温合金变截面铸件精密铸造过程进行了数值模拟,对比分析了Porosity判据、Niyama无量纲判据和APM(Advanced Porosity Model)判据的缩孔缩松数值模拟结果,结合铸造试验结果,确定了APM判据具有更高的数值模拟精度。在此基础上,采用APM判据数值模拟了不同截面铸件的缩孔缩松演化特点。数值模拟结果表明:随着截面比值由2∶1增加到12∶1,特征区域的孔隙率由2.31%增大到4.56%,孔隙总体积由0.44 cm^(3)增加到3.65 cm^(3),并且大体积分数的宏观缩孔逐渐增多,而锥形孔隙的长宽比则不断减小。

低压铸铝件缩孔缺陷数值模拟与工艺改进

目的为了避免铝合金盖板低压铸造过程产生的缩孔缺陷,对盖板结构进行分析。方法采用数值分析技术,对盖板低压铸造过程进行数值模拟,将模拟结果与实际铸件缺陷进行对比,分析缩孔缺陷的产生原因。为消除铸件缩孔缺陷,在模具内增设冷却水道,并对该工艺进行模拟分析。结果铸件凝固过程中,当合金固相率达到75%时,铸件特征位置处的补缩通道开始陆续关闭,形成了孤立液相区,导致凝固结束时形成缩孔缺陷。当模具内增设冷却水道后,铸件的缩孔体积分数由3.5%下降到0.8%。结论通过在模具内增设合理的冷却水道,能加快铸件厚大部位的凝固速度,有利于实现顺序凝固,从而避免缩孔缺陷,提高铸件质量。

K439B镍基合金精密铸造微观组织模拟与实验验证

K439B镍基合金是一种服役温度达800℃的新型高温材料,该合金在精密铸造条件下的微观组织演化规律有待深入研究。采用有限元数值分析与元胞自动机相结合的方法(CAFE),针对K439B镍基合金框型铸件的重力精密铸造过程进行了宏微观数值建模,通过基于材料热效能补偿原理的差示扫描量热仪(DSC)设备测试和相图计算等方法确定了宏微观模拟参数;并对框型铸件进行了浇注实验,并通过电子背散射衍射(EBSD)技术获得了材料的微观组织形貌图。宏观模拟结果表明:铸件两个特征结构处(R1和R2)的冷却速率和温度梯度存在明显差异:R1的平均冷却速率约为R2的2倍,但其轴向温度梯度仅约为R2的0.36倍。微观组织模拟结果表明:在枝晶形貌方面,R1具有更小的二次枝晶臂间距(SDAS)、更小的晶粒尺寸、更大占比的等轴晶区。并且,二次枝晶臂间距、晶粒形貌和晶粒尺寸等数值模拟结果,均与实验结果吻合,从而验证了所建宏微观模型的准确性,为后续数值建模、特别是合理确定微观组织模拟参数提供了理论依据。