19141

۱۹۱۴۱

شبيه سازي عددي طراحي بهينه انتخاب كننده تك بلور سوپرآلياژ پايه نيكل

كارشناسي ارشد

شناسايي و انتخاب مواد

1393

۱۳۹۶/۱۲/۱۵

دكتر محمدرضا ابوطالبي - دكتر سعيد شبستري

دكتر محسن قنبري حقيقي

مواد و متالورزي

اين پژوهش با هدف بررسي پارامترهاي طراحي قالب و انتخاب كننده بلور در توليد پره تك‌بلور سوپرآلياژ پايه نيكل CMSX-4به وسيله كوره بريجمن انجام شده است. بدين منظور شبيه‌سازي عددي انتقال حرارت همراه با انجماد توسط نرم‌افزار المان محدود ProCAST كه قابليت شبيه‌سازي ريزساختار انجمادي با استفاده از مدول CAFE را داراست، انجام گرفته است. جهت ارزيابي و راستي آزمايي مدل توسعه يافته در اين تحقيق، نتايج محاسبات با نتايج تجربي حاصل از يك پژوهش انجام شده روي اين سوپرآلياژ مورد مقايسه قرار گرفته است. در اين راستا مدل عددي بر اساس پارامترها و مشخصات نمونه پژوهش تجربي موردنظر، اجرا شده و پيش‌بيني‌هاي مربوط به گراديان دما، نمودار سرد شدن و چگالي دانه با مقادير تجربي مقايسه شده است. پس از صحت‌سنجي كار مدل، مطالعات پارامتري جهت انتخاب طراحي بهينه با درنظر گرفتن پارامترهايي چون زاويه خيز مارپيچ، قطر كانال مارپيچ و طول بلوك استارتر انجام شد. نتايج نشان داد كه مدل با طراحي 30-7-30 (زاويه خيز 30درجه، قطر كانال 7 ميلي‌متر و قطر پيچش مارپيچ 30ميلي‌متر) بهينه بوده و مي‌تواند انتخاب دانه در ارتفاع 5/8 ميلي‌متري از سطح بلوك استارتر و با انحراف زاويه 134/7 درجه را تأمين كند. پس از انتخاب طرح بهينه از دو منظر ميزان انحراف زاويه‌ي دانه‌ي نهايي از جهت مرجح و ارتفاع انتخاب تك‌بلور، تأثير سرعت خروج قالب از كوره بر ريزساختار نهايي مورد بررسي قرار گرفت.

1397/03/13

Numerical simulation to find the optimum design of crystal selector for Ni-base single crystal superalloy

3/5/2018 12:00:00 AM

The current research is done to study the Mold designing and grain selector parameters in the process of Ni based CMSX-4 super-alloy single-crystal blade by Bridgman furnace. So numerical simulation of solidification and heat transition by finite element ProCAST software is used, which is capable of simulating the solidification microstructure using the CAFE module. To verify the results, an experimental application's results on this super-alloy was compared. The thermal and design parameters were initially applied, then the results were compared including the Temperature gradient, cooling charts, grain density etc. After validation of model's function, a number of experiments were designed, considering parameters like the spiral angle, spiral channel diameter and starter block's length. The results showed that the model 30-7-30 (take off angle of 30, spiral channel diameter 7 mm and rotating diameter of 30 mm) is optimum and at the height of 8.5 mm from the starter block's surface, a grain with 7.134 angle deviation will be selected.