بررسی تاثیر ضرایب انتقال حرارت در انجماد جهت‌دار در سوپرآلیاژ پایه نیکل GTD111

Abstract

هدف از پژوهش حاضر، ریخته گری جهتدار میله‌هایی از جنس سوپرآلیاژ GTD111 به روش بریجمن و تعیین اثر شرایط مرزی انتقال حرارت بر نرخ رشد جهت‌دار و همچنین ریزساختار دانه بندی حاصل از آن، به کمک شبیه‌سازی عددی است. به این منظور، درقدم اول، شرایط مرزی انتقال حرارت در مرزهای مذاب-قالب و مذاب- مبرد در کوره بریجمن طی انجمادِ کامل خوشه ای، متشکل از میله های GTD111 مشخص شده و سپس ساختار دانه بندی میله ها پس از عملیات متالوگرافی؛ در دو مقطع طولی و عرضی آنها ظاهرشدند. درقدم دوم، شرایط مرزی انتقال حرارت مشخص شده فوق، در نرم افزار Pro-cast وارد شده و شبیه سازی فرایند انجماد و الگوی رشد دانه بندی در دو مقطع طولی و عرضی شبیه سازی عددی شدند (متالوگرافی مجازی) و نتایج هر دو متالوگرافی مجازی و واقعی مقایسه شدند. پس از اطمینان از صحت نتایج شبیه سازی، با تغیر شرایط مرزی و اولیـه حـرارتی جدید، اثر گرادیان دما بر الگوی رشد دانه های ستونی، شبیه سازی و تاثیر آن برفاصله بین بازوهای ثانویه طی رشد بدست آمد. نتایج نشان می دهد، در سرعت رشد حدود 4 میلیمتر بر دقیقه، با تنظیم گرادیان دما در محدوده بین 80 الی 100 درجه سلسیوس بر میلیمتر، میانگین فاصله بین بازوهای ثانویه دندریتی، تقریبا100- 120 میکرون خواهد بود.