IN718高温合金水平定向凝固和真空电弧重熔过程中“黑斑”形成的多组元数值模拟

作     者：李桐 沈厚发 Li Tong;Shen Houfa

作者机构：清华大学材料学院北京100084 

出 版 物：《稀有金属材料与工程》 (Rare Metal Materials and Engineering)

年 卷 期：2022年第51卷第11期

页      面：4076-4084页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

基　　金：National Natural Science Foundation of China(51875307) 

主　　题：黑斑 宏观偏析 数值模拟 高温合金 真空电弧重熔 

摘      要：建立了多组元两相模型来描述IN718高温合金凝固过程中的宏观/微观传输和“黑斑形成,并应用动态网格算法模拟真空电弧重熔(VAR)过程中的填充过程。首先,使用热力学计算方法求解液相成分随固相分数的变化,并获得多组元合金的枝晶间液相密度。之后模拟了水平定向凝固工艺下形成的“黑斑,并与实验结果进行对比,研究其形成机理和影响因素。最后,利用所开发的模型来研究工艺参数对工业规模VAR铸锭中“黑斑的影响。结果表明,元素组成对凝固过程中液相的密度变化有显著影响,“黑斑的形成伴随着高热溶质对流强度。“黑斑的生长方向由液相密度差和凝固界面相对重力方向的角度决定。在VAR过程中,熔池形状受电极熔化速率和冷却速率影响。