鎳基合金微滴凝固的傳熱及枝晶生長行為.pdf

1、金屬液在氣霧化過程中被霧化為極小尺寸的微滴，憑借微滴的尺寸效應(yīng)，實現(xiàn)快速凝固，從而獲得細(xì)晶組織。由于固—液界面偏離了平衡狀態(tài)，使得微滴凝固過程中的傳熱、傳質(zhì)等現(xiàn)象復(fù)雜多變，但到目前為止還沒有一個十分完善的理論能夠從熱力學(xué)、動力學(xué)等方面對微滴凝固過程進行精確地分析描述。本文針對氣霧化過程中鎳基合金液滴在凝固過程中的熱量傳輸及枝晶生長行為進行了研究，討論分析了相關(guān)參量對微滴凝固過程的影響。
　　基于能量守恒定律建立了單點形核和多點形核

2、傳熱模型及數(shù)值計算模型。通過對計算結(jié)果的分析，將微滴凝固的傳熱過程分為了三個階段：初始瞬態(tài)階段、再輝階段及近似等溫凝固階段。同時分析了初始時刻形核過冷度及參量K Bi的取值對液滴凝固傳熱過程的影響。結(jié)果表明，液滴凝固過程中的再輝效應(yīng)會隨著初始形核過冷度及參量K Bi取值的增大而愈加顯著。此外，對比分析了單點形核和多點形核模型的異同，并給出了合理解釋。
　　在相關(guān)理論基礎(chǔ)上，建立了過冷熔體在快速凝固過程中界面形貌穩(wěn)定性的判定依據(jù)，但

3、通過數(shù)學(xué)處理得到的判定依據(jù)稍顯復(fù)雜，因此在假設(shè)固液兩相的擴散率、熱導(dǎo)率相等及固相中溫度均勻的基礎(chǔ)上對其進行了合理簡化，使得判定依據(jù)簡單可用。
　　對枝晶生長過程進行了定量研究，建立了枝晶生長的無量綱模型。通過數(shù)值計算揭示了枝晶尖端過冷度、尖端半徑及枝晶尖端生長速率之間的變化關(guān)系。研究結(jié)果表明，對于鎳基高溫合金液滴凝固過程中的枝晶生長而言，其生長速率會隨著尖端過冷度的增大而增大，尖端半徑隨著過冷度的增大而減小。當(dāng)尖端過冷度一定時，隨