镍基合金叶片凝固过程微观组织模拟及工艺优化研究

本文以真空熔模铸造Ｋ４１７镍基高温合金涡轮叶片为研究对象，用宏观传热、传质与微观形核、生长相统一的数学模型，描述了微观组织形成的动态过程。模型考虑了非均质形核的机理及影响因素，用ＣｅｌｕｌａｒＡｕｔｏｍａｔａ法对有效核心的分布作了统计描述，用枝晶尖端生长动力学模型研究了晶粒的生长及〈１００〉择优晶向对生长的影响，确立了由柱状晶到等轴晶转变的判据，并成功地对晶粒生长过程进行了计算机屏幕动态彩色显示。根据计算结果找出了影响叶片微观组织的主要工艺因素是浇注温度、型壳温度、填砂粒度和孕育剂粒度。根据最佳工艺参数组合，制定了优化工艺，用于实际生产后，基本消除了粗大晶粒、缩孔、缩松等缺陷，使叶片铸造合格率比原工艺提高了２２．８３％。