国家重点基础研究发展计划(2011CB706801)
- 作品数：28 被引量：129H指数：8
- 相关作者：许庆彦柳百成陈瑞石玉峰唐宁更多>>
- 相关机构：清华大学中航工业北京航空材料研究院沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司更多>>
- 发文基金：国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金国家科技重大专项更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术航空宇航科学技术自动化与计算机技术更多>>
- K4169高温合金机匣热控凝固工艺的数值模拟及优化被引量：8
- 2015年
- 高温合金机匣是典型的大型复杂薄壁结构件,在整体熔模铸造中极易产生缩松缺陷。为了提高成品质量,采用Pro CAST软件对现行的热控凝固工艺过程进行数值模拟。通过对预热、浇注和抽拉三个过程的全面分析,发现镁砖的蓄热及其对型壳支点部位散热通道的遮挡是铸件缩松缺陷的产生主因。针对该现状,采取减小镁砖的体积及支点数等措施对型壳装炉方式进行了改进。模拟先行研究与浇注试验结果均表明,在优化工艺下,铸件法兰的散热均匀性显著提高,缩松缺陷得到有效控制。
- 戚翔张勇谷怀鹏李波刘艳许庆彦
- 关键词：机匣数值模拟缩松缺陷
- 单晶导向叶片凝固过程组织模拟被引量：5
- 2013年
- 单晶高温合金铸造工艺影响因素繁多,其微观组织和晶体界面形态严格依赖于晶体生长时所选择的凝固速率和温度梯度。空心导向叶片横向跨距大,壁厚超薄,型腔结构复杂,且缘板、叶冠截面几何突变问题导致温度梯度难于控制。合金散热过程形成晶态的机理复杂,使保证叶片单晶完整性成为熔铸工艺的难点之一。本研究利用ProCAST仿真软件对某高导叶片凝固过程中的温度场与流场进行计算,并应用CAFE模块耦合前者计算结果对合金组织形核生长情况进行宏观模拟。借助实际浇注和测温试验作为参照,计算实际导向叶片组合方案,研究叶片定向凝固过程中的晶粒竞争生长机制和晶粒取向控制方法。模拟结果显示杂晶集中出现在叶片缘板及进、排气边位置。
- 尚伟孙长波刘艳李波周君华杜洪强许庆彦
- 关键词：PROCAST单晶叶片
- 空心叶片LMC定向凝固温度场和微观组织模拟被引量：8
- 2014年
- 基于自主开发的Teccast软件建立了LMC动态综合边界条件和微观组织演变模型,对不同工艺的叶片凝固过程进行了数值模拟。结果表明,与传统方法相比,LMC可得到更窄的糊状区,尤其在厚大部位防止了糊状区的宽化。同时,由于LMC具有更高的温度梯度,并且减小了糊状区下凹的趋势,从而能在更高的拉速下避免杂晶。对于空心单晶叶片,可以在热应力允许的范围内使用更高的拉速来提高生产率。
- 唐宁张航许庆彦柳百成
- 关键词：定向凝固数值模拟
- 重燃叶片定向凝固宏/微观数值模拟及实验研究被引量：3
- 2018年
- 通过模拟和实验的方法对比研究了重燃叶片定向凝固过程宏观温度场及微观组织的变化规律。建立了非均匀网格的求解模型,提高了计算效率。基于温度场的模拟结果分析了糊状区的演化规律。采用线性插值算法结合元胞自动机有限差分(cellular automaton finite difference,CAFD)模型模拟了叶片的微观组织,并和实验进行了对比,模拟和实验结果吻合良好。讨论了几种常见晶粒缺陷产生的原因,提出了预防措施。采用电子背散射衍射(electron backscattered diffraction,EBSD)技术进一步探讨了晶粒的竞争生长行为。建立了枝晶臂间距的计算模型,模拟了叶片的枝晶臂间距分布,并进行实验观察,分析了枝晶臂间距的变化规律。从宏、微观的角度解释了叶片的凝固特征,为实际生产提供帮助。
- 闫学伟王润楠唐宁郭雄马德新许庆彦许庆彦
- 关键词：定向凝固数学模型数值模拟
- 铝合金熔模精密铸造界面换热系数测量被引量：4
- 2014年
- 熔模精密铸造对于铸件近净成形具有重要意义,但目前鲜见对其铸件-铸型界面换热系数的相关研究。本试验在一维传热模型中采用非线性估算法对工业纯铝在熔模铸造过程中与型壳的换热行为进行了研究,分析结果表明:在凝固前期,铸件与型壳之间的热流密度基本不变,而界面换热系数随两者温差减小而增大;凝固中期,界面换热系数随着整体固相分数增加而线性下降;凝固后期,界面换热系数下降变得十分缓慢。将在一维模型中反求得到的界面换热系数应用到三维铸件模型中,得到的模拟温度与实测温度基本吻合,证明通过一维模型与非线性估算法求取的界面换热系数比较准确,有望在铝合金精密铸造温度模拟中得到应用。
- 邵珩罗志辉李岩赵亚利南海许庆彦
- 关键词：熔模铸造界面换热系数铝合金
- Al-7Si-Mg铸造铝合金拉伸过程应力-应变曲线和力学性能的模拟被引量：4
- 2016年
- 屈服强度、抗拉强度和伸长率是Al-7Si-Mg铝合金铸件常用的力学性能评判指标,因此建立相应的定量化模型进行拉伸力学性能的预测具有重要工程应用价值。本文建立了时效析出动力学、屈服强度、应变硬化模型,模拟Al-7Si-Mg合金在拉伸过程的应力-应变曲线和相应的拉伸力学性能。针对Al-7Si-0.4Mg合金,开展相应的实验研究,获得不同时效工艺下的拉伸应力-应变曲线以及力学性能数据,归纳出σUTS-σY与σY之间的关系式。模拟了该合金在180℃时效条件下屈服强度、抗拉强度和伸长率随时效时间的变化规律并进行实验结果对比,同时分析了时效工艺对合金应变硬化的影响规律。
- 陈瑞许庆彦郭会廷夏志远吴勤芳柳百成
- 关键词：拉伸力学性能析出相时效处理
- 冷却速度对Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe合金凝固参数和微观组织的影响(英文)被引量：5
- 2014年
- 研究凝固过程中冷却速度对Al-7Si-0.3Mg-0.15Fe合金凝固参数和组织的影响。为了获得不同的冷却速度,设计了5个不同厚度阶梯的阶梯间。通过计算机辅助热分析法得到冷却速度和凝固参数。结果显示,冷却速度越高,初生α(Al)的形核温度、共晶反应温度以及固相线的温度都越低。当冷却速度由0.19℃/s增加到6.25℃/s时,二次枝晶臂间距(SDAS)从68μm下降到20μm,初生相的体积分数也下降5%。铁相的平均长度由28μm下降到18um,并且提高了铁相在基体中的分布均匀性。此外,冷却速度的提高,有利于促进共晶硅向纤维状分支结构的转变,减少了基体中的块状和板状共晶硅。
- 陈瑞石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：铝合金热分析凝固参数
- 对流作用下枝晶形貌演化的数值模拟和实验研究被引量：7
- 2011年
- 合金凝固过程中存在于枝晶尖端液相区的强制对流和自然对流均能改变溶质扩散层厚度,从而会对枝晶形貌产生较大影响.在元胞自动机模型基础上,耦合液体流动方程、热传导方程和溶质对流扩散方程,建立了新的计算微观组织演化的数值模型,并利用该模型研究了强制对流和自然对流对枝晶生长的影响.三维数值模拟结果再现了强制对流作用下等轴枝晶的生长过程,揭示了强制对流对枝晶生长速率和尖端半径的影响特点.同时利用该模型模拟了NH4Cl-H2O溶液定向凝固过程中自然对流对柱状晶生长的影响,并采用相应的实验进行验证.模拟结果与实验结果符合良好,从而证明该模型是可靠的,可推广到实际合金系中.
- 石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：元胞自动机定向凝固
- 液态金属冷却定向凝固数值模拟与试验研究被引量：4
- 2016年
- 建立了定向凝固液态金属冷却工艺的温度场和微观组织数学模型,开发了具有自主知识产权的模拟软件。通过测温试验及晶粒组织形貌的对比验证了模型的准确性。基于温度场的模拟结果,预测了铸件的显微缩松缺陷,并和试验进行了对比,发现试验和模拟结果符合良好。对实际铸件进行了晶粒组织的腐蚀,结合模拟结果,分析了铸件容易产生杂晶的部位,提出了相应的防止措施。
- 闫学伟唐宁刘孝福税国彦郭新力许庆彦柳百成
- 关键词：定向凝固数值模拟
- 基于改进元胞自动机模型的三元合金枝晶生长的数值模拟被引量：9
- 2012年
- 在二元合金元胞自动机模型的基础上,通过耦合多元合金热力学相平衡求解器PanEngine,建立了三元合金改进的元胞自动机模型,可模拟初生相枝晶的生长过程.模型考虑了曲率过冷和成分过冷对界面平衡溶质成分的影响,通过不同组元的无量纲溶质过饱和度方程和界面溶质守恒方程之间的耦合来求解界面生长速率,并通过PanEngine计算界面处的液相线温度.采用本模型模拟了Al-7%Si-xMg三元合金自由枝晶的生长形态,结果表明Mg含量的增加会抑制枝晶一次臂的生长和二次臂的产生.同时模拟了不同抽拉速度下Al-7%Si-0.5%Mg合金柱状枝晶的竞争生长过程,随着抽拉速度的增大,柱状枝晶一次枝晶臂间距逐渐减小,与Hunt理论模型符合较好.
- 石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：三元合金枝晶生长
