高γ′含量高温合金整体细晶叶盘铸造凝固行为和组织特征模拟研究

使用ProCAST软件模拟热控法细晶整体叶盘的铸造,将传统的Udimet720Li变形高温合金作为整体叶盘铸造材料,模拟整体叶盘的凝固过程、孔隙率分布、应力分布和晶粒生长情况,研究该高γ′含量高温合金用于细晶整体叶盘铸造的凝固行为和组织特征。整体叶盘的凝固始于叶片尖端,结束于冒口中心位置。整体叶盘的主体区域孔隙率为1.5%~3%,凝固过程中由于缩松偏聚,部分区域会形成孔隙率相对较大的区域。确立评估该材料整体叶盘铸件孔隙缺陷的安全阈值为13 (K·s)^(1/2)/cm,用于评估铸造工艺参数的可行性。整体叶盘各位置的最大切应力、有效塑性应变和热裂指数均为0,但在叶片尖端和边缘棱角区域存在有效应力大于1200 MPa的应力集中现象。整体叶盘平均晶粒尺寸为0.88 mm,满足热控法应达到的水平,但热控法不易控制晶粒度的均匀性,更应该结合动力学方法,提高晶粒度的均匀性。