TNT熔铸炸药内部结晶组织的数值模拟

作者：刘雨荻; 曹红松^*; 刘胜; 张亨; 张晓东; 谢峰

来源：含能材料, 2019, 27(05): 363-370.

• 熔铸炸药
• 数值模拟
• 元胞自动机(CA)
• 结晶组织

为了探究熔铸炸药内部的微观结晶组织形貌,提高炸药柱的成型质量,采用ProCAST铸造模拟软件中的CA?FE模块对TNT熔铸炸药内部结晶组织进行了数值模拟。利用CA?FE模块中的元胞自动机,预测了不同工艺条件与TNT形核参数下药柱内部晶粒的形貌和尺寸,并通过调整熔体的形核过冷度、浇注温度和冷却速度,得出了晶粒细化工艺改进措施。结果表明:随着熔体的体形核过冷度的减小,药柱内的等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由715.5μm减小到458.5μm;随着熔体的面形核过冷度减小,药柱内部晶粒形貌没有明显变化,平均尺寸由715.5μm增加到719.2μm;随着熔体浇注温度的降低,药柱内部等轴晶区逐渐增大,晶粒平均尺寸由1114.5μm减小到729.2μm;随着冷却速度的降低,药柱内部中心等轴晶区逐渐扩大,外层等轴晶区逐渐消失,晶粒平均尺寸由719.4μm增大到1149.1μm。工艺改进后,药柱内全部由细密等轴晶组成,晶粒平均尺寸为516.9μm,尺寸分布较为集中,药柱内部微观质量有较大改善。

• 单位
  机电工程学院; 中北大学