分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-04 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 现代航空发动机及工业燃气轮机的快速发展对单晶叶片的性能提出了更高的要求。选晶器是单晶叶片铸件的重要部件，其关键的结构包括引晶段和螺旋段。本研究从实验及模拟角度对比研究了引晶段的晶粒密度和取向随晶粒生长高度（研究位置距试样底面的高度）的变化规律，并给出了引晶段参数的设计准则。采用EBSD晶体取向成像技术获得了引晶段截面的晶粒形貌和取向极图；采用CA-FD方法，针对单晶定向凝固过程进行数理建模与仿真，实现了凝固过程的三维宏观温度场与微观组织生长的模拟计算。从宏、微观角度解释了定向凝固过程的晶粒竞争演化行为，揭示了引晶段晶粒竞争生长的本质规律，为引晶段设计提供理论支持。
分类： 材料科学 >> 材料科学（综合） 提交时间： 2016-11-04 合作期刊: 《金属学报》
摘要： 螺旋选晶器是生产单晶叶片及确保晶体完整性的关键部件，其主要结构包括引晶段和螺旋段。本工作研究了螺旋段在选晶过程中的作用。基于金相及EBSD实验结果，指出在晶粒竞争生长过程中，晶粒二次臂取向和初始位置分布特征综合决定了晶粒的竞争优势。总结提出了选晶过程的两个几何限制机理: 水平方向的二次臂竞争促进作用和竖直方向的一次臂限制作用。两种模型成功解释了螺旋段对选晶过程的作用。采用修正的元胞自动机(MCA)技术，对螺旋段的晶粒竞争生长过程进行了模拟。研究了晶粒结构及晶体取向随定向凝固过程的变化规律，并与实验结果进行了对比，两者吻合较好。基于模拟与实验的研究，获得了螺旋参数对选晶行为的影响规律及作用机理，提出了选晶器螺旋段的设计准则。
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