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。