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Numerical simulation of inclusion transport behavior in vacuum induction melting process of nickel-based superalloy

  • 04.09.2025
  • Original Paper
Erschienen in:

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Abstract

Diese Studie beschäftigt sich mit der numerischen Simulation des Transportverhaltens von Einschlüssen während des Vakuuminduktionsschmelzprozesses (VIM) von nickelbasierten Superlegierungen, einem entscheidenden Schritt bei der Herstellung von Hochleistungslegierungen für anspruchsvolle Industrien. Die Forschung konzentriert sich auf vier Schlüsselbereiche: die Entwicklung eines umfassenden zweidimensionalen achisymmetrischen Modells, das Elektromagnetismus, Wärmeübertragung, Strömungsdynamik und Inklusionstransport integriert; die Validierung dieses Modells durch experimentelle Daten aus einem 200 kg schweren Vakuuminduktionsofen; die Analyse, wie unterschiedliche aktuelle Parameter die Abtragsraten von Einschlüssen an verschiedenen Grenzflächen (freie Oberfläche, Seitenwand und Boden) beeinflussen; und die Erforschung der Verteilungsmuster von Einschlüssen innerhalb des geschmolzenen Beckens. Die Ergebnisse zeigen, dass der elektromagnetische Rühreffekt eine gleichmäßige Temperaturverteilung und deutliche Strömungsmuster erzeugt, wobei sich Einschlüsse tendenziell an den Ecken des geschmolzenen Beckens ansammeln. Insbesondere zeigt die Studie, dass eine zunehmende Stromstärke die Adsorptionsschnittstelle für größere Einschlüsse transformieren und die Abtragsrate am Tiegel erhöhen kann. Die Forschung kommt zu dem Schluss, dass die Optimierung aktueller Parameter die Qualität von nickelbasierten Superlegierungen signifikant verbessern kann, indem Transport und Entfernung der Einschlüsse effektiv gesteuert werden.
Titel
Numerical simulation of inclusion transport behavior in vacuum induction melting process of nickel-based superalloy
Verfasst von
Long Zhao
Zhong-qiu Liu
Ying-qi Zhang
Tian Liang
Ying-che Ma
Bao-kuan Li
Publikationsdatum
04.09.2025
Verlag
Springer Nature Singapore
Erschienen in
Journal of Iron and Steel Research International / Ausgabe 11/2025
Print ISSN: 1006-706X
Elektronische ISSN: 2210-3988
DOI
https://doi.org/10.1007/s42243-025-01559-5
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