【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高温合金焊接，并且更具体地，涉及一种镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法。
技术介绍
1、镍基合金作为一种耐热、耐蚀及抗氧化的镍基耐热超合金(高温合金)，已成为现代燃气涡轮、航空发动机叶片、舰艇燃气轮机、火箭发动机等所必须的最重要金属材料。近年来，国产镍基合金发展迅速，但在合金纯净度、组织均匀度、加工工艺控制和产品合格率等方面仍与国外成熟产品存在一定差距。而焊接裂纹敏感性较高是制约国产镍基合金材料在高精尖
推广应用的关键技术瓶颈。
2、镍基825合金焊接时，在焊接过程中容易在焊缝金属和焊接热影响区(haz)萌生形成凝固裂纹。由于s、si等杂质在焊缝金属中偏析，凝固金属的收缩，残余液态金属不能及时填充，形成低熔点共晶。在焊缝金属凝固过程中，这种低熔点共晶在晶界间形成一层液态薄膜，在焊接应力的作用下发生沿晶开裂，形成晶间裂纹。
3、如今应用最广泛的凝固裂纹测试方法是由savage等专利技术的可调拘束裂纹试验(纵向)，以及基于可调拘束裂纹试验，由日本senda等发展的横向可调拘束裂纹试验。而横向位移凝固裂纹试验(tmw裂纹试验)是一种直接作用于焊缝凝固糊状区的焊接凝固裂纹试验方法，可用于评价金属材料(如高温合金、有色金属、钢铁材料等)的焊接凝固裂纹敏感性。
4、经研究表明，添加微量合金元素对激光粉末熔化(lpbf)制造镍基高温合金裂纹敏感性具有明显影响，在相同的工艺参数下，si和zr含量较高使得裂纹敏感性系数(csc)值增高，更容易开裂。添加合金元素，优化成分含量可以提
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种对镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法。
2、为了解决上述技术问题或实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
3、根据本专利技术的一方面，提供一种镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，包括以下步骤：
4、1)采用热力学相图pandat软件，选用scheil凝固模型，得到镍基合金的固相分数fs随温度t的变化曲线t-fs，然后在变化曲线t-fs上，当fs1/2接近于一阈值时，以|dt/dfs1/2|作为评判凝固裂纹敏感性的指标，并计算得到镍基合金的凝固裂纹敏感指数；
5、2)采用横向位移凝固裂纹试验对镍基合金的凝固裂纹倾向进行对比测试；
6、3)在横向位移凝固裂纹试验的结果与计算得到的结果一致的情况下，针对镍基合金具有确定成分含量的多个元素，进行单元素的|dt/dfs1/2|凝固裂纹敏感指数优化计算；
7、4)基于单元素的优化计算结果并基于单元素对凝固裂纹敏感性影响值的幅度，进行镍基合金多元素的组合优化计算；
8、5)根据单元素的优化计算结果和多元素的组合优化计算结果，调整镍基合金的成分含量，降低镍基合金的凝固裂纹敏感性。
9、在本专利技术的一个实施例中，镍基合金包括具有不同成分的第一镍基合金和第二镍基合金。
10、在本专利技术的一个实施例中，第一镍基合金和第二镍基合金的各元素成分含量均符合镍基825合金国家标准。
11、在本专利技术的一个实施例中，第一镍基合金的化元素成分包括：按质量百分比计算，c 0.01％、mn 0.30％、p 0.011％、s 0.007％、si 0.06％、cu 1.87％、ni 40.194％、fe31.66％、cr 21.38％、mo 3.3％、co 0.526％、ti 0.7％。
12、在本专利技术的一个实施例中，第二镍基合金的元素成分包括：按质量百分比计算，c0.01％、mn 0.49％、p 0.011％、s 0.007％、si 0.1％、cu 2.03％、ni 39.6％、fe 31.93％、cr 22.17％、mo 2.69％、ti 0.985％、v 0.191％。
13、在本专利技术的一个实施例中，在步骤1)中，采用热力学相图pandat软件和镍基合金热力学数据库，最大温度步长设置为4，利用scheil凝固模型计算所述镍基合金的凝固裂纹敏感指数。
14、在本专利技术的一个实施例中，在步骤1)中，当fs1/2接近于0.98时，以|dt/dfs1/2|作为评判凝固裂纹敏感性的指标。
15、在本专利技术的一个实施例中，在步骤3)中，针对镍基合金具有明确成分含量的cu、cr、mo、ti、ni五个元素，进行单元素的|dt/dfs1/2|凝固裂纹敏感指数优化计算。
16、在本专利技术的一个实施例中，在步骤4)中，ti元素含量对凝固裂纹敏感性影响值的幅度最大。
17、在本专利技术的一个实施例中，在步骤4)中，进行镍基合金多元素cu-ti、cr-ti、mo-ti、ni-ti的组合成分优化高通量计算。
18、通过采用上述技术方案，本专利技术相比于现有技术具有如下优点：
19、本专利技术采用热力学合金相图pandat软件，计算了镍基合金的凝固裂纹敏感指数，并与tmw试验结果对照，验证了计算结果的可靠性。本专利技术的方法创新性地通过调整镍基合金元素成分含量，计算其对凝固裂纹敏感性的影响，得到提高镍基合金的抗凝固裂纹敏感性的元素成分含量区间，通过组合元素的成分优化，建立了降低凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法。
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1.一种镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，所述镍基合金包括具有不同成分的第一镍基合金和第二镍基合金。
3.根据权利要求2所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，所述第一镍基合金和所述第二镍基合金的各元素成分含量均符合镍基825合金国家标准。
4.根据权利要求3所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，所述第一镍基合金的元素成分包括：按质量百分比计算，C 0.01％、Mn 0.30％、P0.011％、S 0.007％、Si 0.06％、Cu1.87％、Ni 40.194％、Fe 31.66％、Cr 21.38％、Mo3.3％、Co 0.526％、Ti 0.7％。
5.根据权利要求4所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，所述第二镍基合金的元素成分包括：按质量百分比计算，C 0.01％、Mn 0.49％、P0.011％、S 0.007％、
6.根据权利要求1所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，在步骤1)中，采用热力学相图Pandat软件和镍基合金热力学数据库，最大温度步长设置为4，利用Scheil凝固模型计算所述镍基合金的凝固裂纹敏感指数。
7.根据权利要求1所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，在步骤1)中，当fs1/2接近于0.98时，以|dT/dfs1/2|作为评判凝固裂纹敏感性的指标。
8.根据权利要求1所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，在步骤3)中，针对镍基合金具有明确成分含量的Cu、Cr、Mo、Ti、Ni五个元素，进行单元素的|dT/dfs1/2|凝固裂纹敏感指数优化计算。
9.根据权利要求8所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，在步骤4)中，Ti元素含量对凝固裂纹敏感性影响值的幅度最大。
10.根据权利要求9所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，在步骤4)中，进行镍基合金多元素Cu-Ti、Cr-Ti、Mo-Ti、Ni-Ti的组合成分优化高通量计算。
...【技术特征摘要】
1.一种镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，所述镍基合金包括具有不同成分的第一镍基合金和第二镍基合金。
3.根据权利要求2所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，所述第一镍基合金和所述第二镍基合金的各元素成分含量均符合镍基825合金国家标准。
4.根据权利要求3所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，所述第一镍基合金的元素成分包括：按质量百分比计算，c 0.01％、mn 0.30％、p0.011％、s 0.007％、si 0.06％、cu1.87％、ni 40.194％、fe 31.66％、cr 21.38％、mo3.3％、co 0.526％、ti 0.7％。
5.根据权利要求4所述的镍基合金凝固裂纹敏感性的成分优化高通量计算方法，其特征在于，所述第二镍基合金的元素成分包括：按质量百分比计算，c 0.01％、mn 0.49％、p0.011％、s 0.007％、si 0.1％、cu 2.03％、ni 39.6％、fe 31.93％、cr 22.17％、mo2....
【专利技术属性】
技术研发人员：赖宇，张洪涛，方轶，
申请(专利权)人：成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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