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本文选用镍基高温合金制造的燃气轮机涡轮叶片为研究对象,分析了凝固参数对枝晶组织和机械性能的影响,利用模拟软件对铸件枝晶组织和机械性能进行模拟预测,对优化工艺、获得具有优良组织与性能的铸件起指导作用。利用Anycasting模拟仿真软件对叶片的充型与凝固过程进行了数值模拟计算,对叶片进行了缩松缺陷预测,预测结果显示叶身厚大部位为出现缩松缺陷位置,对实际铸件进行横截面解剖分析,分析结果显示预测结果与实验情况十分吻合。对叶片不同部位截面的晶粒度尺寸和二次枝晶间距进行了检测,结果显示:不同部位晶粒度尺寸和二次枝晶间距不同,叶身部位晶粒度最小值为0.85mm、最大值为3.22mm,二次枝晶间距最小值为51μm、最大值为95μm,而榫头部位晶粒度为5.58mm、二次枝晶间距为117μm;对于同一截面而言,晶粒度和二次枝晶间距均随截面壁厚的增加而减小,对于不同截面,晶粒度和二次枝晶间距随着所在截面与浇冒口的距离减小而增大。分析研究了二次枝晶间距与凝固参数之间的关系,结果表明随着冷却速度(CR)的增加和局部凝固时间(tf)的减小,二次枝晶间距(SDAS)逐渐减小,根据测量结果得出了它们之间的定量关系。以维氏硬度(HV)为代表,研究了枝晶组织与铸件力学性能之间的关系,结果表明,随着晶粒度尺寸(d)和二次枝晶间距的增加硬度均逐渐减小,根据实验结果得出了它们之间的定量关系。利用Anycasting模拟软件对合金叶片的整体晶粒度尺寸、二次枝晶间距和维氏硬度进行了预测,并把模拟预测结果与实测值进行了比较,结果显示模拟值与实测值吻合较好。模拟预测了不同工艺条件下的枝晶组织和维氏硬度,结果显示:随着浇注温度的降低,晶粒度尺寸和二次枝晶间距减小而维氏硬度增大;随着铸型预热温度的提高,晶粒度尺寸、二次枝晶间距增大而维氏硬度减小,但是高的铸型温度能获得更均匀的晶粒度尺寸;包保温毡能使晶粒度尺寸和二次枝晶间距增加,使维氏硬度变小。