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熔模精铸K4169合金复杂薄壁件缺陷预测与实验研究
被引量：
1
1
作者
王祥
张莹
+6 位作者
隋大山
陈忠奉
董安平
郭钊
齐飞
易出山
桂大兴
《材料工程》
北大核心
2025年第1期131-142,共12页
采用ProCAST有限元软件对K4169镍基高温合金复杂薄壁类铸件熔模精铸的充型、凝固过程进行数值模拟,分析铸造过程中的温度场,对缺陷的形成进行预测,并使用相同的工艺参数对复杂薄壁铸件进行浇注,对其缩松水平、显微组织和拉伸力学性能进...
采用ProCAST有限元软件对K4169镍基高温合金复杂薄壁类铸件熔模精铸的充型、凝固过程进行数值模拟,分析铸造过程中的温度场,对缺陷的形成进行预测,并使用相同的工艺参数对复杂薄壁铸件进行浇注,对其缩松水平、显微组织和拉伸力学性能进行研究。结果表明:在浇注温度为1530℃、模壳预热温度为1000℃时,金属液充型平稳,凝固过程符合顺序凝固原则,铸件整体缺陷较少;统计不同部位的显微缩松平均体积分数,最高约为1.01%;薄壁区域的二次枝晶间距最小约为18.4μm,厚大部位的二次枝晶间距最大为38.8μm;K4169合金的铸态组织为树枝晶组织,经过标准热处理后枝晶长大、变粗,晶粒内树枝晶形貌已不明显;标准热处理态K4169合金的平均室温抗拉强度为785.0 MPa,平均屈服强度为659.7 MPa,平均断后伸长率为13.9%,缩松水平会显著影响抗拉强度、屈服强度两项指标,但伸长率变化不明显。
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关键词
数值模拟
熔模精铸
镍基高温合金
复杂薄壁铸件
显微缩松
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职称材料
镍基高温合金反重力铸造压力曲线设计与验证
被引量：
1
2
作者
隋大山
麻晋源
+3 位作者
许圆
王迪
董安平
孙宝德
《航空材料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期143-150,共8页
针对镍基高温合金反重力铸造工艺中传统压力曲线设计方法的不足,充分考虑铸件沿充型方向的变截面结构特征,通过CAD软件的二次开发,实现铸件截面积的自动计算,以定量化描述铸件的截面变化特征。基于伯努利方程和流量守恒方程,推导出充型...
针对镍基高温合金反重力铸造工艺中传统压力曲线设计方法的不足,充分考虑铸件沿充型方向的变截面结构特征,通过CAD软件的二次开发,实现铸件截面积的自动计算,以定量化描述铸件的截面变化特征。基于伯努利方程和流量守恒方程,推导出充型压力与金属液面上升速度之间的关系,提出基于铸件截面积自动计算的新型压力曲线设计方法。在此基础上,对镍基高温合金铸件的反重力铸造过程进行数值分析。充型模拟结果表明:与传统压力曲线设计方法相比,新型设计方法确定的压力曲线能使最小截面处充型速度峰值由0.611 m/s降至0.439 m/s,降幅达28.15%,有效避免金属液震荡和飞溅;同时可缩短充型时间,确保金属液快速平稳充型。水力学实验和浇注实验表明,新型压力曲线的充型液面更平稳,能有效抑制铸造缺陷,证明新型压力曲线设计方法的有效性,为合理设计反重力压力曲线提供依据。
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关键词
镍基高温合金
反重力铸造
压力曲线
变截面
数值模拟
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职称材料
涂层剥离的内聚力-离散化虚内键模型与数值模拟
3
作者
李玲玲
张振南
郭芳威
《表面技术》
北大核心
2025年第7期203-211,共9页
目的涂层剥离涉及大位移大变形问题。为了更好地模拟涂层剥离过程,提出了内聚力界面-离散化虚内键(DVIB)方法。通过数值模拟,研究了涂层和界面特性以及界面裂纹对涂层剥离的影响。方法在模拟中,涂层和基体之间的界面特性通过双线性黏结...
目的涂层剥离涉及大位移大变形问题。为了更好地模拟涂层剥离过程,提出了内聚力界面-离散化虚内键(DVIB)方法。通过数值模拟,研究了涂层和界面特性以及界面裂纹对涂层剥离的影响。方法在模拟中,涂层和基体之间的界面特性通过双线性黏结法则(Cohesive Law)来描述。涂层看作由离散键元胞组成,每个键元胞由有限条虚内键组成。键元胞的“节点力-位移”关系直接由键势函数(Bond Potential)导出,没有引入任何连续介质假设,因此DVIB可以直接模拟涂层大位移和大变形问题。结果采用该方法对不同条件下的涂层剥离进行数值模拟,分析不同条件对涂层剥离的影响。涂层厚度和模量影响稳定阶段之前的剥离力,涂层黏附能影响整个过程剥离力。涂层厚度、模量和界面黏附能都与涂层剥离力呈正相关;涂层与基体之间的端部裂纹会使涂层峰值剥离力减小;内部裂纹长度和位置均会对剥离力产生不同的影响。当黏结强度和界面黏附能一定时,黏结法则的几何形状只会影响剥离力的峰前段,对剥离力的峰值和峰后阶段几乎没有影响。结论本研究为涂层剥离提供了一种新的模拟方法,研究结果为涂层剥离分析提供有意义的借鉴。
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关键词
涂层剥离
离散虚内键
界面
黏结法则
数值模拟
裂纹
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职称材料
题名
熔模精铸K4169合金复杂薄壁件缺陷预测与实验研究
被引量：
1
1
作者
王祥
张莹
隋大山
陈忠奉
董安平
郭钊
齐飞
易出山
桂大兴
机构
上海
工程
技术
大学
材料
科学与
工程
学院
上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料与精密成形重点实验室
中国航发南方工业有限公司
上海
鑫凝控
材料
科技有限公司
出处
《材料工程》
北大核心
2025年第1期131-142,共12页
基金
国家科技重大专项(J2019-Ⅵ-0004-0117)
上海市Ⅲ类高峰学科—材料科学与工程(高能束智能加工与绿色制造)
+1 种基金
上海市产业发展项目(HCXBCY-2023-065)
上海市产业协同创新项目(XTCX-KJ-2022-41)。
文摘
采用ProCAST有限元软件对K4169镍基高温合金复杂薄壁类铸件熔模精铸的充型、凝固过程进行数值模拟,分析铸造过程中的温度场,对缺陷的形成进行预测,并使用相同的工艺参数对复杂薄壁铸件进行浇注,对其缩松水平、显微组织和拉伸力学性能进行研究。结果表明:在浇注温度为1530℃、模壳预热温度为1000℃时,金属液充型平稳,凝固过程符合顺序凝固原则,铸件整体缺陷较少;统计不同部位的显微缩松平均体积分数,最高约为1.01%;薄壁区域的二次枝晶间距最小约为18.4μm,厚大部位的二次枝晶间距最大为38.8μm;K4169合金的铸态组织为树枝晶组织,经过标准热处理后枝晶长大、变粗,晶粒内树枝晶形貌已不明显;标准热处理态K4169合金的平均室温抗拉强度为785.0 MPa,平均屈服强度为659.7 MPa,平均断后伸长率为13.9%,缩松水平会显著影响抗拉强度、屈服强度两项指标,但伸长率变化不明显。
关键词
数值模拟
熔模精铸
镍基高温合金
复杂薄壁铸件
显微缩松
Keywords
numerical simulation
investment casting
nickel-based superalloy
complex thin-walled casting
micro-shrinkage
分类号
TG249.5 [机械工程—精密仪器及机械]
TB31 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
镍基高温合金反重力铸造压力曲线设计与验证
被引量：
1
2
作者
隋大山
麻晋源
许圆
王迪
董安平
孙宝德
机构
上海交通大学
材料
科学与
工程
学院
塑性
成形
技术与装备研究院
上海
工程
技术
大学
材料
科学与
工程
学院
上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料与精密成形重点实验室
出处
《航空材料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第2期143-150,共8页
基金
国家科技重大专项(J2019-Ⅵ-0004-0117)。
文摘
针对镍基高温合金反重力铸造工艺中传统压力曲线设计方法的不足,充分考虑铸件沿充型方向的变截面结构特征,通过CAD软件的二次开发,实现铸件截面积的自动计算,以定量化描述铸件的截面变化特征。基于伯努利方程和流量守恒方程,推导出充型压力与金属液面上升速度之间的关系,提出基于铸件截面积自动计算的新型压力曲线设计方法。在此基础上,对镍基高温合金铸件的反重力铸造过程进行数值分析。充型模拟结果表明:与传统压力曲线设计方法相比,新型设计方法确定的压力曲线能使最小截面处充型速度峰值由0.611 m/s降至0.439 m/s,降幅达28.15%,有效避免金属液震荡和飞溅;同时可缩短充型时间,确保金属液快速平稳充型。水力学实验和浇注实验表明,新型压力曲线的充型液面更平稳,能有效抑制铸造缺陷,证明新型压力曲线设计方法的有效性,为合理设计反重力压力曲线提供依据。
关键词
镍基高温合金
反重力铸造
压力曲线
变截面
数值模拟
Keywords
nickel-base superalloy
anti-gravity casting
pressure curve
variable cross-section
numerical simulation
分类号
TG244 [金属学及工艺—铸造]
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职称材料
题名
涂层剥离的内聚力-离散化虚内键模型与数值模拟
3
作者
李玲玲
张振南
郭芳威
机构
上海交通大学
船舶海洋与建筑
工程
学院
上海交通大学材料科学与工程学院上海市先进高温材料与精密成形重点实验室
出处
《表面技术》
北大核心
2025年第7期203-211,共9页
基金
上海交通大学深蓝计划(SL2022MS013)。
文摘
目的涂层剥离涉及大位移大变形问题。为了更好地模拟涂层剥离过程,提出了内聚力界面-离散化虚内键(DVIB)方法。通过数值模拟,研究了涂层和界面特性以及界面裂纹对涂层剥离的影响。方法在模拟中,涂层和基体之间的界面特性通过双线性黏结法则(Cohesive Law)来描述。涂层看作由离散键元胞组成,每个键元胞由有限条虚内键组成。键元胞的“节点力-位移”关系直接由键势函数(Bond Potential)导出,没有引入任何连续介质假设,因此DVIB可以直接模拟涂层大位移和大变形问题。结果采用该方法对不同条件下的涂层剥离进行数值模拟,分析不同条件对涂层剥离的影响。涂层厚度和模量影响稳定阶段之前的剥离力,涂层黏附能影响整个过程剥离力。涂层厚度、模量和界面黏附能都与涂层剥离力呈正相关;涂层与基体之间的端部裂纹会使涂层峰值剥离力减小;内部裂纹长度和位置均会对剥离力产生不同的影响。当黏结强度和界面黏附能一定时,黏结法则的几何形状只会影响剥离力的峰前段,对剥离力的峰值和峰后阶段几乎没有影响。结论本研究为涂层剥离提供了一种新的模拟方法,研究结果为涂层剥离分析提供有意义的借鉴。
关键词
涂层剥离
离散虚内键
界面
黏结法则
数值模拟
裂纹
Keywords
coating peeling
discretized virtual internal bond
interface
cohesive law
numerical simulation
crack
分类号
TG174.4 [金属学及工艺—金属表面处理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
熔模精铸K4169合金复杂薄壁件缺陷预测与实验研究
王祥
张莹
隋大山
陈忠奉
董安平
郭钊
齐飞
易出山
桂大兴
《材料工程》
北大核心
2025
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
镍基高温合金反重力铸造压力曲线设计与验证
隋大山
麻晋源
许圆
王迪
董安平
孙宝德
《航空材料学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024
1
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
涂层剥离的内聚力-离散化虚内键模型与数值模拟
李玲玲
张振南
郭芳威
《表面技术》
北大核心
2025
0
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职称材料
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