单晶叶片是航空发动机的热端核心部件,其制造工艺是衡量一个国家航空工业水平的显著标志之一。本文在分析国内外单晶叶片制造技术及发展现状的基础上,围绕精铸成品率极低问题,结合高温合金的磁悬浮冶炼、单晶叶片凝固过程,展开优化仿真研究;在快速精铸工艺中,对DD5合金进行螺旋选晶效果影响因素分析,通过选晶器组织演化过程仿真并开展了相关实验研究。详细内容如下:首先,在高温合金冶炼的磁场强度和流-固耦合散热理论的基础上,分析了冷坩埚底部形状、高度对其磁场强度、能量利用率的影响,以及冷却系统结构对其散热的影响;借助Workbench中的磁场模块,分析了底面形状、高度的冷坩埚磁场强度、能量利用率,结合流-固耦合模块分析了冷坩埚分瓣散热系统的流场、压力场和温度场分布,获得了冷琳埚最佳的底部形状、高度和冷却系统结构其次,在单晶叶片定向凝固的凝固过程中和螺旋选晶器微观组织演化过程中的理基础上,分析了抽拉速度对单晶叶片的凝固过程和螺旋选晶器微观组织演化的影响;借助ProCAST软件和CAFE模块,分析了不同抽拉速度对单晶叶片凝固过程中的温度场、糊状区、二次枝晶臂间距和螺旋选晶器内组织演化、晶粒数量变化的影响,获得了最佳抽拉速度5mm/min左右。最后,基于面成型光固化快速制备螺旋选晶器铸型,选用DD5合金材料,研究了不同抽拉速度下的螺旋选晶性能,通过观察引晶段、选晶段不同截面的晶粒、金相组织和枝晶臂间距变化规律,建议特定工艺条件下最佳抽拉速度为Smm/min左右。