[发明专利]一种基于凝固路径特征参数的合金热裂敏感性预测方法

说明书

本发明涉及一种基于凝固路径特征参数的合金热裂敏感性预测方法，测得合金热裂的枝晶相干点固相率f_s^coh和凝固后期裂纹萌生点临界固相率f_s^hci，将枝晶相干点固相率f_s^coh和凝固后期裂纹萌生点临界固相率f_s^hci带入预测模型CSC_t＝(f_s^coh)^‑1(1‑f_s^hci)^‑1中，依据CSC_t值评定合金热裂敏感性。本发明比以往模型相比，所有特征参数可由试验确定，因而可不依赖现有计算多元相图的热裂学数据库，既可适用与二元合金，也可适用于二元以上的多元系合金热裂敏感性的预测。本发明模型很好地揭示了在温度场和力场耦合作用下，母相结晶与第二相析出对合金热裂影响的微观机制，因而具有简单、定量、唯理、准确和实用的优点。

技术领域

本发明涉及测试和评估合金热裂敏感性的技术领域，具体涉及一种基于凝固路径特征参数的合金热裂敏感性预测方法。

技术背景

铸造既是塑性成形件的中间工序，也是铸造零件的近终成形工艺，热裂是铸造过程中不可逆的缺陷，严重时会导致工件成品率降低，甚至报废。合金裂纹敏感系数(cracking susceptibility coefficient，CSC)与合金成分、凝固时的冷却条件和零件几何形状有关。目前，尽管开发出了力学性能优异的合金，但受其高热裂敏感性的限制，却难以应用于“大型”、“薄壁”和“复杂结构”零件的制造，而这正是汽车等交通工具的轻量化发展趋势。

多年来，为了能够在合金设计阶段预测其热裂敏感性，经过不懈的努力，已经提出了很多预测模型，但至今应用最为普遍的仍是Clyne-Davies早年提出的唯像模型。该模型主要依据热力学理论，先计算得到凝固至固相体积分数为0.99、0.9和0.4时所用的时间，即t_0.99、t_0.9和t_0.4，再通过CSC_cd＝(t_0.99-t_0.9)/(t_0.9-t_0.4)算式，求得合金的热裂敏感性。Clyne-Davies模型的优点是简单、实用和准确；缺点是唯理性不够，难以适用于二元以上的合金。其中，Clyne-Davies采用凝固经过热裂高风险与热裂低风险区时的时间比值来衡量和评定合金的CSC值。显然，这是在假定t_0.4、t_0.9和t_0.99完全等同于图1所示的t_coh、t_hci和t_s(对应于f_coh、f_hci和f_s)的前提条件下的一种近似表达。近年，专利(CN201710779447.7)提出了一种新的热裂倾向预测方法：CSC＝(T_hci-T_f＝0.99)/(T_coh-T_hci)，由于T_coh、T_hci和T_f＝0.99均为实测，其在唯理性和准确性方面有所进步，但该算式在直观上仍存在着CSC随T_coh降低(也即t_coh和f_coh增加)而增加的问题，显然这与实际情况存在着一定的背离。

发明内容

发明目的：本发明提出一种基于凝固路径特征参数的合金热裂敏感性预测方法，其目的是解决现有预测方法唯理性和准确性不足的问题。本发明进一步简化预测模型，增加其准确性和实用性，并在此基础上使其更具有唯理性。

技术方案：