国家高技术研究发展计划(2007AA04Z141)
- 作品数：10 被引量：60H指数：6
- 相关作者：许庆彦柳百成潘冬石玉峰陈瑞更多>>
- 相关机构：清华大学中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司中航工业北京航空材料研究院更多>>
- 发文基金：国家高技术研究发展计划国家重点基础研究发展计划国家自然科学基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术理学自动化与计算机技术更多>>
- 基于CA方法的Ti-45Al合金定向凝固过程微观组织模拟被引量：2
- 2010年
- 采用CA方法建立了Ti-45Al(at.%)合金定向凝固过程中的组织演变数值计算模型,考虑了二元合金包晶反应过程,对液态金属冷却定向凝固过程中Ti-45Al合金的组织演变进行了模拟。模拟结果表明,定向凝固组织分为初生等轴晶组织、稳定生长的柱状晶以及中间过渡区域3部分,柱状晶一次臂间距随抽拉速度增大而减小。Ti-45Al合金在0.1 mm/min抽拉速度条件下,得到了以初生β相为主的凝固组织,在枝晶间溶质富集处有少量的包晶相析出,与相关试验结果基本一致。
- 程锦许庆彦张虎郑立静柳百成
- 关键词：Γ-TIAL基合金定向凝固包晶反应微观组织模拟
- 镍基高温合金熔模铸件凝固过程宏/微观多尺度模拟被引量：6
- 2010年
- 建立镍基高温合金熔模铸件凝固过程的宏/微观多尺度数理模型,基于射线追踪法处理热辐射,模拟铸件的温度分布,采用三维宏/微观网格嵌套和改进的CA方法模拟微观组织,并依据微观组织模拟结果处理结晶潜热,实现微观与宏观模拟的耦合。依据等效液面下降法、Niyama判据和Darcy定律预测铸件的宏观缩孔、宏观缩松和微观缩松缺陷分布位置,并浇注实际的高温合金叶轮铸件。结果表明:模拟获得的冷却曲线、微观组织及缺陷位置与实验结果吻合良好,模拟结果能够准确预测铸件中多种缺陷的分布。
- 潘冬许庆彦柳百成
- 关键词：高温合金熔模铸造
- 铝合金半连续铸造过程中的液穴温度分布被引量：8
- 2009年
- 针对生产一线对于铸锭质量控制和优化生产工艺的需求,在工厂实际生产平台上通过实验方法,测量了热顶立式半连续铸造圆铸锭液穴内部和凝固部分各个不同位置的温度,并通过插值方法得到了整体的温度分布,分析了糊状区的分布特点。结果表明热帽对保持铝液的温度起着明显的作用,结晶器一次冷却区的冷却速度不大,铸锭在凝固过程中散热主要通过二次冷却区冷却水的激冷作用实现。该文结果为工艺参数的优化提供了参考。
- 潘冬许庆彦叶小刚柳百成
- 关键词：铝合金半连续铸造温度场分布
- 调节片熔模铸造过程的应力数值模拟被引量：9
- 2012年
- 采用商用软件ProCAST对调节片熔模铸造过程的应力进行数值模拟,分析调节片凝固过程中的应力变化情况,结果表明:裂纹缺陷处应力较大,凝固较慢。针对调节片裂纹的成因,提出在裂纹处增加内浇道的改进工艺方案,并对其在改进工艺下的铸造应力进行数值模拟。模拟结果表明:改进方案可明显减小原方案裂纹处的应力,消除该处裂纹缺陷,提高产品合格率。实际生产表明:改进方案明显消除了原方案的裂纹缺陷,合格率提高了30%。
- 洪耀武王铁军韩大平许庆彦柳百成
- 关键词：铸造应力数值模拟熔模铸造
- 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
- 不同择优生长取向角枝晶生长的数值模拟被引量：1
- 2012年
- 通过耦合溶质扩散方程,并考虑成分过冷和曲率过冷对界面平衡溶质成分的影响,建立改进的元胞自动机模型来模拟溶质扩散控制的立方晶系合金的枝晶生长过程。模型在计算固液界面生长速率时考虑立方晶系枝晶择优生长取向100的影响,同时采用斜中心差分格式对界面生长速率方程进行离散,从而能够模拟择优生长取向与坐标轴成不同夹角的枝晶生长形貌演变。为验证模型的可靠性,模拟NH4Cl-H2O系透明合金单个等轴枝晶以及不同择优生长取向角的多个等轴枝晶和柱状枝晶的形貌演化,模拟结果与实验结果吻合较好。
- 石玉峰许庆彦柳百成
- 关键词：枝晶生长数值模拟
- 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
- 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
- 数值模拟技术在航空发动机高温合金单晶叶片制造中的应用被引量：8
- 2011年
- 定向凝固单晶叶片铸件生产工艺复杂、控制要求高,因而通过试验研究高温合金单晶叶片的成本较高,且研发周期长。随着现代计算机软硬件技术的发展,数值模拟技术发展迅速,在工业领域得到了广泛的应用。通过数值方法可模拟航空发动机涡轮叶片的定向凝固过程、预测最终的微观组织和缺陷情况,能够优化定向凝固生产工艺,提高叶片质量,降低研发成本,缩短研发时间。
- 许庆彦潘冬于靖柳百成
- 关键词：单晶叶片定向凝固单向凝固发动机涡轮叶片数值模拟技术
- 基于元胞自动机方法的定向凝固枝晶竞争生长数值模拟被引量：10
- 2014年
- 通过耦合温度场模型、溶质扩散方程以及枝晶生长动力学方程等重要因素,建立了一种改进的元胞自动机模型.该模型通过采用偏心算法消除网格各向异性,实现了二维尺度上任意角度枝晶生长的模拟,同时适用于模拟三维尺度上枝晶的生长过程.利用建立的模型开展了定向凝固枝晶竞争生长过程的数值模拟.为了体现本模型的有效性,模拟了透明合金的竞争生长过程,并与实验结果符合良好.镍基高温合金汇聚竞争和发散竞争的模拟结果清楚地展现了不同抽拉速度和枝晶优先生长角度下枝晶的竞争生长过程,并且模拟结果与理论模型相符合.三维枝晶生长的模拟结果表明本模型可以用来模拟三维枝晶一次臂间距的调整过程.
- 陈瑞许庆彦柳百成
- 关键词：元胞自动机定向凝固镍基高温合金
