[發明專利]一種復雜結構鑄件鑄造過程中成分偏析程度的預測方法

有效

• 申請號: 201310746719.5
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103729511B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 韓延峰;凌李石保;王俊;康茂東;孫寶德
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 郭國中

1.一種復雜結構鑄件鑄造過程中成分偏析程度的預測方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

（1）獲取計算用熱物性參數

利用商業化JMatPro軟件的熱物理參數計算模塊獲得合金的熱物性參數，參數包括溶質平衡分配系數k、液相擴散系數D_L、固相擴散系數D_S、合金初始凝固溫度T_l、共晶反應溫度T_s；

（2）獲取鑄件各個部位的溫度場數據

應用ProCAST有限元軟件對復雜結構鑄件的鑄造充型、凝固過程進行仿真模擬，獲取鑄件各個部位的溫度場數據，數據包括金屬液的凝固速度V、局域凝固時間t_f；或者局域凝固時間t_f、凝固速度V通過熔模精密鑄造與模擬分析相結合的方法獲取；

（3）獲取鑄件各結構部位處二次枝晶間距λ₂

利用ProCAST有限元軟件自帶的二次枝晶間距計算模塊計算鑄件各結構部位的二次枝晶間距λ₂；或者二次枝晶間距λ₂通過熔模精密鑄造與模擬分析相結合的方法獲取；

（4）計算鑄件各結構部位處偏析指數MSI值

把從ProCAST有限元軟件獲取的凝固參數：金屬液的凝固速度V、局域凝固時間t_f、二次枝晶間距λ₂，以及JMatPro軟件得到的熱物理參數：溶質平衡分配系數k、液相擴散系數D_L、固相擴散系數D_S，代入微觀偏析程度判定指數MSI式中，并借助ProCAST有限元軟件的ViewCAST模塊，計算出復雜結構鑄件各結構部位的偏析指數MSI，根據復雜結構鑄件各結構部位的偏析指數MSI值的大小判定鑄件各結構部位的微觀偏析程度：偏析指數MSI越大，微觀偏析越嚴重，凝固末期形成的枝晶間析出相含量就越高；其中：

MSI=PeLkFoS=18·12kDLDSVλ23tf=18·A·Vλ23tf,a=12kDLDS]]>

式中：Pe_L為無量綱溶質Pélet數，表征固液界面前沿液相中由溶質過飽和度所確定的擴散驅動力；Fo_S為無量綱傅里葉數，也成固相反擴散因子；k為溶質平衡分配系數；D_L為液相擴散系數；D_S為固相擴散系數；V為凝固速度；L為特征擴散距離；t_f為局部凝固時間；為包含合金材料的物性參數，取決于材料的選擇，對于同一零件上的不同結構部位，A認為是常數。