定向凝固Ti-46at.%Al合金晶粒组织形成CAFE模拟

为了深入理解TiAl合金定向凝固过程中晶粒组织演化特点,采用CAFE模型(元胞自动机CA-有限元FE)模拟研究Ti-46at.%Al合金定向凝固过程中晶粒组织形成。借助文献中微重力定向凝固实验结果验证模型。考察了形核过冷度和自然对流强度对柱状晶向等轴晶转变(CET)、晶粒尺寸、晶粒延长因子以及偏析分布的影响。模拟结果表明:降低形核过冷度可以获得完全等轴晶组织。对于完全等轴晶组织,增大流动强度会加重铸件晶间偏析,而对凝固组织形貌以及晶粒尺寸、延长因子分布无影响。增加形核过冷度,发生CET。流动强度增加导致CET延迟,促进长形晶和等轴晶混合生长,增大晶粒尺寸和延长因子以及加重偏析。CAFE模型可以被用于预测TiAl合金晶粒组织形成以及分析控制机理。