K418合金车用增压涡轮热裂倾向性分析及预测

为解决K418合金用于浇注车用增压涡轮时出现的热裂问题,采用有限元模拟软件ProCAST的热弹塑性模型,对不同浇注工艺下K418合金车用增压涡轮的充型和凝固过程进行模拟,通过对温度场、固相分数和应力场模拟结果的分析,预测热裂缺陷的形成倾向,模拟结果与实际情况基本吻合。分析结果表明,涡轮叶稍处产生热裂的根本原因是凝固过程中产生了拉应力,应力值越大,铸件处于热裂敏感区的时间越长,热裂倾向性越大;采用较高的模壳温度和较低的浇注温度有利于降低铸件的热裂倾向。     

增压涡轮用镍基高温合金的凝固特性和热裂倾向性

研究了增压涡轮用镍基高温合金K418和K419的凝固特性和热裂倾向性。同时研究了合金元素的偏析行为和析出相。结果表明,凝固末期多种强枝晶间偏析元素在液相中的偏聚导致K419合金的凝固行为较K418复杂。多种元素在枝晶间剩余液相中的偏聚导致K419合金的液相线极低。K419合金凝固过程中漫长的剩余液相期的存在严重削弱了枝晶间结合力,增加了其热裂倾向性。基于一种热裂敏感区模型提出热裂倾向性系数判据,K419合金的热裂倾向性系数高于K418合金。     

K418合金显微组织及其增压器涡轮叶片热裂的研究

针对K418合金增压器涡轮叶片的热裂问题进行了研究。采用光学显微镜和扫描电镜分析了Al、Ti含量对K418合金显微组织的影响。利用Thermo-Calc热力学软件计算了K418合金中可能析出的平衡相,并分析了Al、Ti含量变化对平衡相的影响。结果表明:Al、Ti含量增加后,K418合金的显微组织发生了明显变化,γ′的尺寸增大且形状多样化,(γ+γ′)共晶增多,导致裂纹优先产生和扩展的部位增多;热裂为枝晶组织断裂,热裂纹在枝晶间产生和扩展;Al、Ti含量的增加均提高了γ′的析出温度和析出量,Al的影响尤为明显;Al、Ti含量增加后,均扩大了合金的有效结晶温度范围,导致涡轮叶片产生热裂。     

基于ProCAST的涡轮壳快速铸造工艺设计及优化

利用ProCAST软件对涡轮壳进行三维建模,采用顶注三点式浇注方案进行充型、凝固模拟,观察高温合金K418涡轮壳铸造过程中的流场及温度场,模拟铸件充型过程以及凝固过程,确定铸造工艺,并对涡轮壳进行试浇与验证,最终得到质量良好的铸件。     

γ—TiAl增压涡轮熔模铸造过程数值模拟研究

根据熔模型壳离心浇注的铸造工艺特点，建立了γ－TiAl增压涡轮凝固传热过程的数值模型，推导了离心压力下γ－TiAl金属间化合物的凝固收缩和补缩过程数学模型，模拟计算了γ－TiAl增压涡轮铸件的温度场和收缩缺陷，结果表明，模型能可靠计算γ－TiAl增压涡轮铸件凝固过程的温度分布和准确预测铸件的收缩缺陷，数值模拟结果与实验结果吻合良好，数值模拟结果证实了前期工作所提出的进一步减少及消除收缩缺陷的优化工艺措施的合理性。     

基于凝固过程数值模拟的水轮机下环件微裂纹成因分析

针对某重型设备公司铸造的下环铸件出现的类似微裂纹的铸造缺陷,采用数值模拟方法,从凝固过程热应力角度对缺陷产生的原因进行了分析.利用ANSYS软件计算了下环件凝固过程中的三维应力场.根据热裂形成机理,提出了适当的热裂倾向性预测方法,重点考察了铸件凝固过程中准固相区的受力情况,从而确定热裂倾向性严重的区域.模拟结果与铸件中实际的缺陷分布状况相吻合.分析了缺陷产生的原因,提出了工艺优化措施.     

一种Fe-Cr-Ni合金轴套熔模铸造过程数值模拟与分析

应用ProCAST软件对Fe-Cr-Ni合金轴套的熔模铸造过程进行了数值模拟与分析,主要包括充型过程,凝固时间、缩孔、缩松的形成过程和应力场。模拟结果预测了轴套中存在的热裂缺陷,与实际生产情况基本符合。分析结果表明,轴套铸件产生热裂纹的主要原因是在凝固过程中冒口圈与铸件之间产生了缩松、缩孔,该缺陷的产生使得此部位的强度降低,合金收缩时该部位的拉应力大于其强度极限,因此容易产生裂纹。采取扩大横浇道截面的方法,使得铸件有足够的补缩量,通过生产得到了合格的铸件。     

定向凝固镍基高温合金的成分因素对涡轮叶片热裂的影响

定向凝固合金可铸性的最重要标志就是它的热裂倾向性，亦即合金的定向凝固过程中产生沿纵向晶界开裂的倾向性，根据一种镍基高压涡轮工作叶片的试制过程中暴露出的严重热裂问题，通过进一步的实验对比与分析，讨论了该合金的成分因素对定向空心叶片热裂的影响。     

K403镍基高温合金圆形平板铸件热裂倾向分析及解决措施

针对K403镍基高温合金圆形平板铸件出现的热裂现象,采用有限元模拟软件ProCAST对不同浇注温度下铸件的凝固过程进行对比分析,结合模拟结果对热裂进行预测,并与工艺试验结果对比。结果表明:当浇注温度为1 500℃时,铸件与冒口部位结合处形成最大应力值为61 MPa;当浇注温度1 450℃时最大应力值为39 MPa。实际浇注过程中浇注温度1 500℃条件下产生热裂,而浇注温度1 450℃时未见热裂纹产生。     

水轮机下环铸件凝固过程热应力模拟分析

采用数值模拟方法对水轮机下环铸件凝固过程中的应力场进行了模拟和分析。模拟中采用接触单元法处理铸件与砂芯之间力的作用,改进了传统的铸件/铸型边界条件处理方法。文中重点分析了下环凝固过程中准固相区的受力情况,根据准固相区受力特点建立了适当的热裂判据,对下环凝固过程热裂倾向性进行预测。实际生产结果与预测结果相符合。     

大型轧钢机机架凝固过程温度场应力场模拟分析

采用FDM/FEM集成分析系统,对152 t轧钢机机架凝固过程中的温度场和应力场进行了模拟计算;根据温度场计算显示了机架凝固过程中补缩通道变化情况。机架应力场模拟包括铸件凝固、冷却及落砂后冷却整个过程。以凝固过程中准固相区的等效应力与强度的比值分布规律为依据,对该铸件的热裂倾向性进行了预测,给出了危险区的位置。还给出了机架的残余应力和变形。模拟结果与实际生产情况较为吻合。     

基于微机的铸件凝固过程应力数值模拟及工程应用

开发了基于微机平台的FDM／FEM集成应力分析系统，对复杂大型铸件的凝固过程热应力进行三维数值模拟；比较了鼓风机机壳在两种不同工艺方案中的残余应力，并且分析了对水轮机长轴头的热裂倾向。     

Design and application of a multichannel “cross” hot tearing tendency device: A study on hot tearing tendency of Al alloys

Hot tearing is one of the most serious defects during the casting solidification process. In this study, a new type of multichannel “cross” hot tearing device was designed. The hot cracks initiation and propagation were predicted by the relationship between temperature, shrinkage force and solidification time during the casting solidification process. The reliability and practicability of the multichannel “cross” hot tearing device were verified by casting experiments and numerical simulations. The theoretical calculation based on Clyne-Davies model and numerical simulation results show that the hot tearing tendency decreases in the order: 2024 Al alloy>Al-Cu alloy>Al-Si alloy at a pouring temperature of 670 °C and a mold temperature of 25 °C. Feeding of liquid films at the end of solidification plays an important role in the propagation process of hot tearing. The decrease of hot tearing tendency is attributed to the feeding of liquid film and intergranular bridging.

     

钛及钛合金义齿支架在过敏体质患者中的应用

通过定向凝固Ａｌ－Ｃｕ合金和Ｒｅｎｅ１２５合金热裂纹的电子扫描显微分析，发现了热裂纹中晶间搭桥的存在，以及裂纹断面晶间搭桥破断留下的痕迹。并根据合金凝固过程的理论分析，对热裂纹的形成过程进行了合理的推测。     

铸钢件凝固过程三维位移场数值模拟研究

在开发铸钢件凝固过程三维位移场数值模拟有限元程序时 ,对准固态区间用粘弹塑性模型 ,固相线以下用弹塑性模型的本构关系 ;用初应变法计算温度载荷 ;用增量变刚度法求解位移场。对实际铸钢件凝固过程的位移场进行计算 ,模拟结果与理论分析一致 ,本研究工作是进一步模拟分析应力场和进行热裂预测的基础     

重型燃气轮机叶片熔模铸造凝固过程数值模拟

建立了重型燃气轮机叶片真空熔模铸造凝固过程的数理模型,对不同工艺下凝固过程的温度场、糊状区演变及缩孔、缩松形成过程进行了仿真,研究了缺陷形成规律.结果显示,原有工艺下,两种浇注系统均在榫头部位出现缩孔或缩松,与实验结果吻合.采用定向凝固工艺可以避免重燃气轮机叶片产生铸造缺陷.     

Hot Tearing Susceptibility of AXJ530 Alloy Under Low-Frequency Alternating Magnetic Field

Herein, a hot tearing measured system with external excitation coil and a differential thermal analysis system with applied magnetic field were used to study the effects of low-frequency alternating magnetic field on the solidification behavior and hot tearing susceptibility(HTS) of the AXJ530 alloy under different magnetic field parameters. The hot tearing volume of the castings was measured via paraffin infiltration method. The microstructure of the hot tearing zone of the casting was observed using optical microscopy and scanning electron microscopy, and the phase composition was analyzed using X-ray diffraction and energy depressive spectroscopy. The experimental results show that the solidification interval of AXJ530 alloy was shortened and the dendrite coherency temperature of the alloy decreased with the increase in frequency of alternating magnetic field. Under appropriate magnetic field parameters, the electromagnetic force could enhance the convection in the melt to promote the flow of the residual liquid phase, refine the microstructure, and optimize the feeding channel in the late solidification stage, which reduced the HTS of the alloy. However, when the magnetic field frequency was increased to 15 Hz, the induced current generated excessive Joule heat to the melt. At this time, the thermal action of the magnetic field coarsened the microstructure of the alloy, resulting in an increase in HTS of the alloy.     

熔体氢含量对Al-Cu合金热裂行为的影响

Al-Cu合金具有较宽的凝固间隔,并且由于供给不足容易出现热裂和气孔缺陷。采用约束棒铸造（CRC）模具研究了氢含量对Al-xCu合金热裂敏感性（HTS）的影响。通过分析熔体中不同氢含量的Al-xCu合金的热裂敏感性值、断裂形态和微观结构,研究了孔隙形成对热裂行为的影响。结果表明,随着熔体氢含量的增加,合金在凝固后期由于晶粒粗化和液相供给不足,热裂敏感性明显增加。提出了一种基于孔隙率的热裂形成机制,以解释孔隙率和热裂之间的相互作用。