[发明专利]基于模拟仿真的Fe-Al-Ta三元合金定向凝固工艺优化方法

权利要求书

1.一种基于模拟仿真的Fe-Al-Ta三元合金定向凝固工艺优化方法，其特征在于，利用ProCAST模拟仿真软件得到实际生产所需的凝固工艺参数，具体步骤如下：

步骤1：根据所需材料的使用性能判定凝固组织特征；

步骤2：根据Bridgman定向凝固过程使用的主要设备确定模型参数，采用UG软件建立有限元模拟仿真模型；

步骤3：将所建立的模型导入ProCAST软件Mesh模块进行面网格和体网格划分；

步骤4：网格划分完成并检查修正无误后，转入ProCAST软件Cast模块并进行如下操作：

[1]、在Material Database中对铸件材料进行设定；

[2]、在Volume Manager部分对设定好的铸件进行选择，并对模壳所使用材料以及初始温度进行设定，启用CAFE运算模块；

[3]、在Interface HTC Manager部分对铸件和模壳之间的界面所属类型以及界面换热系数进行设定；

[4]、在Process Condition Manager部分对抽拉速率、形核参数以及炉体换热参数进行设定；

[5]、检查并修正无误后在Start Simulation部分进行模拟仿真运算；

步骤5：运算开始后，转入ProCAST软件Viewer模块分析模拟仿真运算结果，得到实际凝固工艺参数下的预测凝固组织特征；

步骤6：验证所预测的凝固组织特征是否满足步骤1判定的凝固组织特征，如满足，则得到实际生产所需的凝固工艺参数，如不满足则重复步骤1～5调整参数模拟仿真，直至满足。

2.根据权利要求1所述基于模拟仿真的Fe-Al-Ta三元合金定向凝固工艺优化方法，其特征在于，所述Fe-Al-Ta三元合金是由纯度为≥99.95％的纯Fe、纯度为≥99.95％的纯Al以及纯度为≥99.95％的纯Ta配制而成的三元合金。

3.根据权利要求1所述基于模拟仿真的Fe-Al-Ta三元合金定向凝固工艺优化方法，其特征在于，所述Fe-Al-Ta三元合金是在具备高纯Ar气氛的真空感应熔炼炉中，1600℃高温下熔炼制备的三元合金铸锭。

4.根据权利要求1所述基于模拟仿真的Fe-Al-Ta三元合金定向凝固工艺优化方法，其特征在于，步骤1中所述根据所需材料的使用性能判定凝固组织特征的判定方法为：材料服役中，要求其高温抗蠕变性能、抗断裂性能以及室温塑性良好时，则需要具有抗蠕变性能、抗断裂性能以及室温塑性良好特点的层片状凝固组织；要求其塑性、韧性、抗疲劳性能良好时，则需要具有塑性、韧性、抗疲劳性能良好特点的棒状凝固组织；要求其耐磨性良好、强度高时，则需要具有耐磨性能好、高强度特点的球状凝固组织。

5.根据权利要求1所述基于模拟仿真的Fe-Al-Ta三元合金定向凝固工艺优化方法，其特征在于，所述Bridgman定向凝固过程使用的主要设备为具有高的温度梯度的布里奇曼定向凝固炉。

6.根据权利要求1所述基于模拟仿真的Fe-Al-Ta三元合金定向凝固工艺优化方法，其特征在于，步骤2中，所述有限元模拟仿真模型为，在UG软件中输入实际生产所使用Bridgman定向凝固设备的加热区、冷却区、隔热挡板以及模壳、激冷盘和所生产铸件的实际尺寸进行建模，并保存为ProCAST软件Mesh模块可读写的“.x_t”格式文件。

7.根据权利要求1所述基于模拟仿真的Fe-Al-Ta三元合金定向凝固工艺优化方法，其特征在于，步骤3中所述网格的划分为将炉内壁划分为二维的面网格，将铸件及模壳划分为三维的体网格。