金属学报

作者：许庆彦,杨聪,闫学伟,柳百成

单位：清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室 北京 100084；Key Laboratory for Advanced Materials Processing Technology, Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室 北京 100084；Key Laboratory for Advanced Materials Processing Technology, Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室 北京 100084；Key Laboratory for Advanced Materials Processing Technology, Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China；清华大学材料学院先进成形制造教育部重点实验室 北京 100084；Key Laboratory for Advanced Materials Processing Technology, Ministry of Education, School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

关键词：高温合金,数值模拟,定向凝固,涡轮叶片,

基金：国家科技重大专项项目(2017ZX04014001,2017-VII-0008-0101);国家重点研发计划项目(2017YFB0701503);国家自然科学基金项目(51374137)

高温合金涡轮叶片被广泛应用于航空发动机与燃气轮机，数值模拟技术能优化和改进涡轮叶片定向凝固工艺，提高成品率。本文总结了国内外高温合金涡轮叶片定向凝固过程宏、微观数值模拟模型，介绍了其发展趋势。对高速凝固(HRS)和液态金属冷却(LMC) 2种工艺下高温合金叶片宏观温度场、介观晶粒组织与微观枝晶组织做了模拟仿真，对比分析了2种定向凝固工艺下的传热过程和微观组织演化规律。介绍了变抽拉速率工艺在高温合金定向凝固中的应用，以实际叶片作为算例，对比了常抽拉速率与优化的变抽拉速率对涡轮叶片温度场、晶粒组织的影响。结果表明，优化的变抽拉速率工艺能够改变上凸或者下凹的糊状区形状，得到平直的糊状区与平行的晶粒组织，有利于提升叶片高温力学性能。

来源：2019年第9期

《金属学报》期刊编辑部

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