镍基合金激光焊凝固组织流体体积法-相场法研究

作者：李奕辰; 王磊^*; 李赫; 彭勇; 蔡润欢; **鸿

来源：中国激光, 2023, 1-18.

• 激光焊接
• 镍基合金
• 数值模拟
• 相场法
• 凝固组织

本文利用宏观传热传质与微观组织演变耦合模型，对激光焊接IN718合金宏观传热、传质、微观组织演变过程进行了定量模拟。通过流体体积(简称VOF)方法对宏观传热过程的熔池形貌与温度场分布进行模拟计算，用温度场分布替代相场控制方程相关凝固参数变量，并将其带入到相场模型中进行微观组织演变过程模拟。结果表明，宏观温度场中1至4位置处模拟所得微观组织均呈柱状晶结构生长。熔池自上而下凝固速度R由6.7mm/s到3.1mm/s逐渐减小,温度梯度G由410K/mm到673K/mm逐渐增大,对应冷却速率G*R由2747K/s到2086.3K/s不断下降，1至4位置处枝晶间距随冷却速率的下降由4.52μm增加到7.12μm，与实验结果一致。柱状晶间隙的液相位置处Nb元素浓度显著升高，且越靠近柱状晶底部Nb元素浓度越高，最高达到7.377wt%。模拟所得Nb元素最终呈液滴状分布并与实验所得Laves相的形态与分布近似一致。

• 单位
  南京理工大学