【正文】 第 1 頁(yè) 共 34 頁(yè) 畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 題目 真空吸鑄 TiAl基合金亞快速凝固行為的研究 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專(zhuān)業(yè) 材料成型及控制工程 班級(jí) 指導(dǎo)教師 評(píng)閱教師 完成日期 年 月 日 第 2 頁(yè) 共 34 頁(yè) 目 錄 摘要 ...................................................................... 4 第一章 緒論 ............................................................. 6 課題的目的及意義 ................................................... 6 TiAl 基合金的研究現(xiàn)狀 .............................................. 6 TiAl 基合金的研究進(jìn)展 ......................................... 6 TiAl 基合金的組織特點(diǎn) ......................................... 7 TiAl 基合金的應(yīng)用 ............................................. 8 TiAl 基合金的成型技術(shù) .............................................. 8 粉末冶金 ...................................................... 8 鑄造冶金 ...................................................... 8 鍛造成型 ...................................................... 9 真空吸鑄 ..................................................... 10 精密鑄造小型薄壁 TiAl 合金件 的應(yīng)用前景 ............................. 10 鑄造過(guò)程中的數(shù)值模擬 .............................................. 11 主要研究?jī)?nèi)容 ...................................................... 11 第二章 研究方法及參數(shù)設(shè)置 ............................................ 12 真空吸鑄過(guò)程分析 .................................................. 12 實(shí)驗(yàn)材料及模擬參數(shù)選取 ............................................ 12 實(shí)驗(yàn)材料選取 ................................................. 12 模擬參 數(shù)選取 ................................................. 13 研究方案 .......................................................... 14 第三章真空吸鑄 TiAl 基合金熔體充型規(guī)律 .............................. 15 數(shù)值模擬流程 ...................................................... 15 造型 ......................................................... 16 網(wǎng)格劃分 ..................................................... 17 物性參數(shù)計(jì)算 ...................................................... 17 工藝參數(shù)對(duì)充型影響 的數(shù)值模擬 ...................................... 23 第 3 頁(yè) 共 34 頁(yè) 3． 澆鑄溫度對(duì)充型的影響 ........................................ 23 鑄型溫度對(duì)充型的影響 ......................................... 26 澆鑄速度對(duì)充型的影響 ......................................... 28 數(shù)值模擬確定的充型影響從而控制優(yōu)化工藝參數(shù) ........................ 30 模擬后的薄板組織 .................................................. 31 致謝 ..................................................................... 35 參考文獻(xiàn) ................................................................ 36 第 4 頁(yè) 共 34 頁(yè) 真空吸鑄 TiAl 基合金亞快速凝固行為研究 【 摘要 】 ： TiAl 合金具有的優(yōu)點(diǎn)有密度低、彈性模量高、高溫強(qiáng)度高、抗蠕變性能高好、高溫抗氧化性能強(qiáng)，是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭動(dòng)力系統(tǒng)所用的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料中的候選材料之一。但由于其缺點(diǎn)有室溫脆性較大，延展性差，可行性加工困難等，從而限制了 TiAl 合金的應(yīng)用。隨著時(shí)代的發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐步應(yīng)用于鑄造領(lǐng)域，鑄造成型數(shù)值模擬技術(shù)可以預(yù)測(cè)工作人員在鑄造成型時(shí)鑄件可能產(chǎn)生的缺陷、缺陷產(chǎn) 生的時(shí)間、缺陷的大小及缺陷的部位，從而優(yōu)化鑄造成型工藝，確保鑄件質(zhì)量，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。本課題主要使用 ProCAST 軟件對(duì) TiAl 合金進(jìn)行鑄造模擬，并對(duì)模擬后的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而來(lái)優(yōu)化工藝參數(shù)。對(duì)不同的澆鑄溫度，澆鑄速度和鑄型溫度進(jìn)行模擬，并對(duì)模擬后的凝固分?jǐn)?shù)，應(yīng)力，縮松、縮孔進(jìn)行分析。對(duì)澆鑄溫度分別為 1550℃、 1575℃、 1600℃、1625℃進(jìn)行模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)澆鑄溫度 1550℃時(shí)，鑄件縮松、縮孔缺陷最??；對(duì)鑄型溫度分別為 600℃、 400℃、 200℃和 0℃進(jìn)行模擬分析，最后發(fā)現(xiàn)鑄型溫度為 200℃時(shí)總體性能最好；對(duì)澆鑄速度分別為 、 ，最后發(fā)現(xiàn) 縮松、縮孔缺陷最小。最后結(jié)論是當(dāng)澆鑄溫度為 1550℃、鑄型溫度為 200℃、澆鑄速度為 。 關(guān)鍵詞 ： TiAl 合金；鑄造成型； ProCAST 模擬；數(shù)據(jù)分析 第 5 頁(yè) 共 34 頁(yè) 【 Abstract】： The advantage of gamma TiAlbased alloys in low density, specific modulus, specific high temperature strength, creep resistance and oxidation resistance makes them became one of a new generation of high temperature structural materials used in aircraft engine and rocket propulsion. But the reason of the disadvantages of room temperature brittleness, poor ductility, feasibility of processing difficulties, which limits the application of TiAl alloy. With the development of the society, puter technology has been gradually applied to the field of casting, Forming numerical simulation can simulation staff in the casting process of the casting defects, the possible time, and predicte the defects in the parts of the casting, so as to optimize the casting process, ensure the casting quality, reduce the cost of production. This task mainly use the ProCAST software to simulation TiAl alloy casting process, and analysis of the simulation data, thus to optimize the process parameters. The different of casting temperature , casting speed and mold temperature were simulated, and after simulation, analysis the stress of solidification, shrinkage and shrinkage . 1550℃ , 1575℃ , 1600℃ and 1625℃ of the casting temperature is simulated respectively, The results showed that when the casting temperature was 1550℃ , the shrinkage porosity and shrinkage porosity of the casting were minimum.。The mold temperature was 600℃ , 400℃ , 200℃ and 0℃ are simulated and analyzed, The best overall performance finally found is mold temperature at 200℃ 。 The casting speed of , analyzed, Finally found the shrinkage and shrinkage defects of the minimum is casting speed of ℃ , the casting temperature is 1550℃ and the casting speed is , the casting is best. Keywords: TiAl alloy ； casting molding ； ProCAST simulation ； analysis 第 6 頁(yè) 共 34 頁(yè) 第一章 緒論 課題的目的及意義 γTiAl 合金具優(yōu)點(diǎn)有密度低、彈性模量高、高溫強(qiáng)度高、抗蠕變性能、高溫抗氧化性能，是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭推進(jìn)系統(tǒng)所用的新一代高溫結(jié)構(gòu)材料中的候選材料之一 [13]。但由于其缺點(diǎn)有室溫脆性較大，延展性差，可行性加工困難，從而限制了 TiAl 合金的應(yīng)用。隨著航天航空事業(yè)和造船業(yè)的迅猛的發(fā)展，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的要求愈來(lái)愈高，而尤其是發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比跟不上是阻礙這些行業(yè)發(fā)展的最核 心的問(wèn)題，想提高發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，最主要是提高葉片的性能，而 TiAl 合金的密度低等這些優(yōu)點(diǎn)，使得其成為發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的首選材料之一，但是由于 TiAl 基合金的室溫塑性差，加工成型能力不足，使得 TiAl 基合金的發(fā)展受到阻礙，所以 TiAl 基合金材料的制備是一個(gè)非常的核心問(wèn)題。 因?yàn)?TiAl 基合金熔體自身粘度大、流動(dòng)性差、且在高溫條件下輕易和其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的這些缺點(diǎn)，使得 TiAl 基合金成型尤其艱難，于是很多研究工作者嘗試不同的成型方法，目前運(yùn)用到 TiAl 基合金成型的方法有很多。如粉末冶金、離心鑄造、熔模鑄造、機(jī)械和進(jìn) 化等等成型方法。然而由于 TiAl 基合金自身熔體流動(dòng)性差、高溫易于其他物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)、粘度大等特征，使得 TiAl 基合金熔體本身鑄造性能差，鑄造出來(lái)的組織往往組織粗大、偏析嚴(yán)重，所以要想獲得良好的鑄件，尤其是薄壁鑄件更為艱難。在對(duì) TiAl 基排氣閥離心鑄造技術(shù)的研究中， K. Liu