这款国产软件打破了国外垄断 对中国先进航空发动机研制意义重大(4)

2019-03-14 13:05:21  北京日报  

读博期间,或许是对当初的自动化还有执念,他选修了一门自动化专业的课程,正是这门无心插柳的课程帮助他实现了后来的跨越。

单晶叶片定向凝固过程中,抽拉速度会影响叶片的结晶状态,以往是匀速抽拉,出现缺陷的概率较高,思考改进方法时,许庆彦来了灵感,“何不让它自动变速抽拉呢?”

经过反复编程、调试、排查漏洞,单晶叶片多级变速与自适应抽拉控制技术随之被发明,软件可以根据模拟计算的结果,针对叶片不同位置,采用不同的抽拉速度。这一创新做法,可将单晶叶片合格率提高10%至30%。

定向凝固的关键一道关卡中,已凝固的金属枝晶经由螺旋状的选晶器,经过竞争和淘汰后形成单晶结构。许庆彦团队通过大量模拟,从引晶段高度、起始角、螺旋直径、螺旋线直径等参数方面,提出了选晶器设计准则,填补了国内空白。他们还改进了晶粒竞争生长模型,发明了晶体取向模拟方法。

打开“铸造之星”(定向凝固模块)软件,最左边竖直排列着材料数据库、边界条件、剖分网格、生成外壳、定向凝固炉结构、叶片排布方式等选项,最上排依据计算过程分为前处理、计算、后处理等阶段,在软件中设定好所需要的计算参数,就可以进行模拟计算,相关计算结果还可变成可视化的过程,并可形成动画效果,软件也能预测单晶叶片的缺陷,以便后续工艺改进。

这款国产软件功能强大,与国外老牌同类软件ProCAST相比也毫不逊色,具有计算速度快、计算精度高,微观组织计算规模大、价格低的优势。

为了验证模拟系统的效果,许庆彦下“血本”专门定制一台先进的工业生产规模的高温合金定向凝固炉,以便科研成果能更好地服务于工程应用。这个高七八米、占地50平方米的庞然大物,光建就花了四五年时间。建成后,在哪里落脚又是个大难题,校内没有合适的场地,几经辗转,他联系到海淀的一家科研机构,让炉子在那里安家。

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