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HRS定向凝固过程中固/液界面位置控制

一、引言 HRS定向凝固足现行生产航空发动机定向叶片的主要工艺方法。研究表明,在HRS定向炉的隔热板附近区域,存在一个稳定的、热流方向平行于轴线方向并具有较高温度梯度的一维温度场。品体生长过程中,固/液界面如果能始终位于这一区域,将有助于获得最佳组织形态的定向铸件仁’。”。然而定向凝固过程是一个复杂的液固相变过程。抽拉速率为定值的常规H RS定向中,‘合金的凝固速率并不恒定。界面不断地波动,而且大部分时间位于远离第xo张克褐等:HRS定向凝固过程中固/液界面位皿控制B485隔热板的地方〔“,”。因此,有必要对该过程中固/液界面位置实施较为精确的控制。用试验模型对HRS定向凝固过程进行控制虽有一定效果t们,但由于其控制精度和适用性的原因影响了在生产实际中的应用。本文利用计算机数值模拟和控制技术对HRs定向过程进行实时拉制,以期实现对该过程中界面位置的精确控制。二、试验及控制方案 1.试验设备和定向工艺 试验用定向设备是自制小型HR...  (本文共7页) 阅读全文>>

《航空材料学报》1989年02期
航空材料学报

镍基高温合金HRS定向凝固过程的计算机模拟及控制

一、前言 HRS定向凝固技术早已成功地用于航空发动机涡轮叶片的生产,其工艺方法也己相当成熟。但在铸件凝固过程中由于传热条件的不断变化.对于抽拉速度恒定的常规HRS定向凝固过程,必然会出现固/液界面位置相对于隔热板上下波动的现象r‘’2,这不仅会降低界面前沿的平均温度梯度,而且由此引起的界面前沿的热流畸形分布还会对柱晶定向生长的方向性带来不利影响. 针对上述问题,我们在原HRS定向结晶炉上增设了一套微机控制系统,对炉温和抽拉速度实施控制,并以镍基高温合金平板试样为对象,对定向凝固过程进行计算机数值模拟和对界面位置进行微机实时控制。 二、控制方案及实验条件 1.控制方案 影响固/液界面位置的_E要因索是炉温和抽拉速率,因此本实验在固定结.洁器冷却水的温度、压力及其它条件的情况下对界面位置实施控制。由于直接检测界面困难,难以实施闭环控制,因此在本实验中采用了开环控制,应用琳值模拟枝术,通过建立定向凝固拄2期镍基高温合金HRS定向凝固过...  (本文共8页) 阅读全文>>

昆明理工大学
昆明理工大学

多晶硅真空定向凝固过程传热特性及其对铸锭质量的影响研究

本文通过建立多晶硅凝固生长过程中温度场-流场-应力场等多物理场耦合模型,研究了真空定向凝固过程中自然对流及由熔体表面张力引起的Marangoni效应对多晶硅生长的影响。模拟结果表明,Marangoni效应增强了硅熔体的流动和对流换热系数,因此对多晶硅的传热特性有显著影响。流速的增大使硅熔体的温度分布更加的均匀,径向温度梯度减小,从而导致了固液界面更加的平坦,有利于晶体柱状晶的长成。而随着硅晶体温度梯度的增大,硅锭中的热应力也随之增大。在下拉速率为10μm/s时,硅锭有着较好的质量,并通过XRD检测发现,在整个多晶硅真空定向凝固的过程中,晶体(111)面是占据绝对的生长优势。实验结果侧面的验证了数值模拟结果的可靠性。基于Marangoni效应,本文通过建立不同下拉速率(5 μm/s,10 μm/s,15 μm/s)多晶硅真空定向凝固过程中的传热-流动-应力多物理场耦合模型,研究了下拉速率对多晶硅硅锭质量的影响。模拟结果表明:Mar...  (本文共74页) 本文目录 | 阅读全文>>

江苏大学
江苏大学

镍基单晶叶片定向凝固过程模拟与组织控制研究

单晶叶片是航空用发动机涡轮承受高温和复杂应力的关键部件,目前单晶叶片的实际制备中主要采用定向凝固法。单晶组织的生长对定向凝固工艺要求苛刻,工艺参数是单晶叶片定向凝固过程中的温度场分布的主要影响因素,温度场的改变会进一步导致糊状区的形态、固液前沿温度梯度发生变化,从而对单晶组织的生长产生影响。计算机数值模拟技术将定向凝固变成“可视化”的过程,即不同工艺参数下温度场及糊状区的分布都可以通过模拟结果直观描述出来,计算机模拟为单晶定向凝固提供了便捷、准确的研究手段。本文采用计算机模拟结合定向凝固实验,对单晶叶片定向凝固过程及组织控制进行研究,其中温度场的研究包括对定向凝固过程基本散热规律的研究、工艺参数对叶片温度场的影响;组织模拟及实验研究包括选晶器的选晶行为研究、变截面杂晶缺陷形成规律的研究;最后基于模拟结果对单晶空心叶片提出组织控制优化方案。论文的主要内容和重要结论如下:通过棒状试样对定向凝固温度场分布基本规律进行了模拟研究,结果表...  (本文共79页) 本文目录 | 阅读全文>>

《Transactions of Nonferrous Metals Society of China》2016年03期
Transactions of Nonferrous Metals Society of China

铁在冶金级硅低速定向凝固过程中的再分布(英文)

1 IntroductionIn order to meet the remarkable development ofphotovoltaic industry,cost-effective ways to manufacturemulti-crystalline silicon must be applied.Because of thehigh purification requirement of solar cells,siliconrefining is meaningful and important[1].Nowadays,besides the chemical method,series of metallurgicaltechniques are applied.Directional solidification andzone melting are effective to remove metall...  (本文共6页) 阅读全文>>

《东方汽轮机》2014年04期
东方汽轮机

一种燃机叶片试板定向凝固过程的研究

然后采用Pro CAST软件建立HRS工艺模型,对试0引言板在凝固过程中的温度场分布进行计算,重点考察实验选取的测温点的数值模拟结果。最后将数近年来,重型燃气轮机(以下简称重型燃机)值模拟结果与实验结果进行对比分析,验证模拟以其高效率、低排放的优点,越来越受到世界各边界条件及设置参数的准确性,也为后续优化实国的重视,现已在我国得到了广泛的应用。重型际定向凝固燃机叶片HRS工艺参数提供参考和依燃机叶片材料要求具有良好的持久性,蠕变强度、据。热疲劳强度、高低周疲劳强度、抗氧化、腐蚀性能等。而镍基高温合金作为一种非常重要的结构1实验研究材料,具有优良的高温性能,是目前制造燃气轮机叶片的主要材料,广泛应用于重型燃机的热端本实验使用硅溶胶型壳,事先将套有刚玉管部件[1-3]。DZ445合金具有优异的抗热腐蚀性能和Pt Rh30-Pt Rh6热电偶预埋在型壳中,组模方式及高温长时组织稳定特点,主要用作重型燃气轮机热电偶位置如图1所示。采用D...  (本文共5页) 阅读全文>>