【正文】 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。而本課題采用真空吸鑄的方法，可以很好的彌補(bǔ)其他成型的缺陷 TiAl基合金的研究現(xiàn)狀 TiAl基合金的研究進(jìn)展由于TiAl合金具有的優(yōu)點(diǎn)有：合金密度低、彈性模量高、高溫強(qiáng)度高、高溫抗氧化性能高等許多突出的優(yōu)點(diǎn)，使得TiAl基合金受到國內(nèi)外廣大學(xué)者的關(guān)注，并把TiAl基合金作為下一代新型輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料。直至80年代末，美國科學(xué)家又開發(fā)了二代TiAl合金，并經(jīng)過多次試驗(yàn)，證明了二代TiAl合金具有優(yōu)良的綜合性能。到2007年，北京科技大學(xué)張寧等通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)適當(dāng)添加Y元素可以提高高鈮TiAl合金的高溫長(zhǎng)期抗氧化性，還可以起到細(xì)晶強(qiáng)化的作用，使外層晶粒細(xì)小從而形成致密的氧化膜，阻止進(jìn)一步氧化。近片層組織(NL)，在剛低于T溫度不遠(yuǎn)的γ/α2兩相區(qū)進(jìn)行熱處理，經(jīng)爐冷或空冷就可以得到γ/α2片層團(tuán)和小量分布于層片團(tuán)間的等軸γ晶粒組成的近全片層組織。（2）合金化及微合金化。 TiAl基合金的應(yīng)用隨著人們對(duì)TiAl合金的不斷研發(fā)與探究，TiAl合金的潛在價(jià)值逐漸被人們所關(guān)注，應(yīng)用范圍也不斷的被拓寬，研發(fā)的科研人員目光更注重TiAl的實(shí)際應(yīng)用，TiAl基合金密度低，作為減重材料，來代替鎳基合金，更優(yōu)于鎳基合金。TiAl還有優(yōu)點(diǎn)如：該合金在600—750℃之間具有良好的抗蠕變性能，部分可以用來取代鎳基合金。在粉末冶金時(shí)間隙雜質(zhì)以及致密度問題制約了該方法的應(yīng)用，但通過純化粉末的方法使得該方法得到改善和提高。所以粉末冶金總體來說還是處于蓬勃的良好的發(fā)展勢(shì)頭。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，鑄造技術(shù)受到廣泛資本家的歡迎，如果能夠直接鑄造出來精密的工件，則不需要二次加工，這樣將會(huì)省很多成本。由于離心力的作用，離心鑄造還可以對(duì)縮松縮孔、充型不足、氣孔、夾雜等缺陷進(jìn)行改善。TiAl基合金變形抗力受變形速度和變形溫度的影響較大，所以鍛造TiAl基合金適用于等溫鍛造，即將鍛坯與磨具加熱到等溫時(shí)進(jìn)行鍛造。（2）由于TiAl基合金的金屬液流動(dòng)性差，在熔模鑄造中需要很高的過熱度才能充型好，而在真空吸鑄中不需要太高的過熱度就可以很好地充型。由于TiAl基合金的彈性模量高，密度低，高溫強(qiáng)度高，高溫抗氧化性能高，高溫抗蠕變性能好等優(yōu)良性能，使得TiAl基合金大量使用在航空航天和發(fā)動(dòng)機(jī)制造等行業(yè)，成為飛機(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，深受從事高溫結(jié)構(gòu)材料研發(fā)的工作人員的青睞，但由于TiAl基合金的室溫脆性低，使得TiAl基合金的薄壁鑄件的鑄造更為艱難，因此，精密鑄造TiAl基合金的應(yīng)用前景之廣闊。真空吸鑄是鑄造TiAl基合金的一種新工藝技術(shù)，其主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾個(gè)方面：（1）由于TiAl基合金的活性比較大，在空氣中容易氧化，而真空吸鑄在真空下進(jìn)行鑄造，避免了金屬液在凝固過程中的氧化。第二章 研究方法及參數(shù)設(shè)置真空吸鑄充型過程是在金屬液自身重力和鑄型上下壓差作用下進(jìn)行充型的，使得充型動(dòng)力增加，而TiAl合金金屬液活性大，流動(dòng)性差，冷卻速度快，而真空吸鑄可以增加充型動(dòng)力，于是該工藝可以澆鑄小型薄壁件TiAl合金件。在充型過程中，為了避免鑄件產(chǎn)生縮松、縮孔、夾雜、澆不足等缺陷，我們必須對(duì)澆鑄工藝進(jìn)行優(yōu)化。本課題研究的是真空吸鑄對(duì)TiAl基合金的亞快速凝固行為，所以鑄件主要材料為TiAl合金，TiA合金的優(yōu)點(diǎn)是具有非常好的彈性模量，高溫強(qiáng)度和氧化性能，使得它在未來的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)制作中成為一個(gè)具有很大吸引力的材料[10]。Nb或許是伽瑪鋁化物最重要的合金元素，眾所周知，Nb可以用來提高伽瑪合金的強(qiáng)度和抗氧化性能，更是高達(dá)12%的Nb已被用來作為合金添加劑[14]。所以在TiAl合金為主要材料的情況下，我還加入少量的Nb進(jìn)行模擬，%Al8%Nb進(jìn)行模擬。凝固分?jǐn)?shù)線如圖21。模擬參數(shù)主要選取的有澆鑄溫度、澆鑄速度、鑄型溫度和換熱系數(shù)?？s松、縮孔的位置及大小是來分析鑄造過程中的工藝參數(shù)對(duì)縮松、縮孔的影響。另存為igs格式(2) 將裝配圖的igs格式導(dǎo)入meshcast中進(jìn)行面網(wǎng)格和體網(wǎng)格的劃分。網(wǎng)格劃分是決定procast能否正常模擬的比較關(guān)鍵的一步，也是比較困難的一步，如果網(wǎng)格劃分不好后面將無法進(jìn)行。所以在滿足模擬精度的情況下，盡可能的使用粗大網(wǎng)格，將網(wǎng)格步長(zhǎng)設(shè)大一點(diǎn)，這樣就可以縮短模擬時(shí)間。當(dāng)溫度為1503℃時(shí)，從圖中可以看出凝固分?jǐn)?shù)為0，%Al8%Nb的液相線溫度為1503℃。所以在TiAl合金為主要材料的情況下，我還加入少量的Nb進(jìn)行模擬。%Al8%%Al合金要穩(wěn)定。%Al合金的導(dǎo)熱系數(shù)與溫度之間的關(guān)系%Al8%Nb合金的粘度與溫度之間的關(guān)系圖313 .%Al合金的粘度與密度之間的關(guān)系 總體來說，加Nb的TiAl基合金整體性能比不加Nb的TiAl基合金性能要好。以下對(duì)模擬后的可視化結(jié)果進(jìn)行分析。從此可以看出，并不是澆鑄溫度越高越好，應(yīng)選擇更好澆鑄溫度。從縮松、縮孔出現(xiàn)的位置可以與上面的凝固分?jǐn)?shù)圖聯(lián)系起來，縮松、縮孔主要出現(xiàn)在凝固分?jǐn)?shù)比較低的部位，由于后期凝固而又得不到合金液的補(bǔ)縮，就造成了縮松、縮孔。對(duì)應(yīng)的縮松、縮孔面積理論上應(yīng)該減小。從此可以看出，并不是鑄型溫度越高越好，應(yīng)選擇更加合適的鑄型溫度。雖然鑄型溫度為200℃和0℃時(shí)凝固分?jǐn)?shù)比較小的部位面積比較大，但是這些部位都處于澆口部位，而澆口部位尚未凝固，這些區(qū)域在后期凝固過程中就會(huì)得到合金液的補(bǔ)縮，應(yīng)力相對(duì)比較小。 本次選取的工藝參數(shù)為澆鑄溫度為1550℃，換熱系數(shù)為1000 w/m2k，鑄型溫度分別200℃，從中選取一個(gè)比較好的澆鑄速度。由圖323縮松、縮孔圖可知，、縮孔缺陷最小，而且處于薄板頂部。由圖316可以清楚的看出當(dāng)澆鑄溫度為1625℃時(shí)，明顯縮松、縮孔面積比較大，與理論相符合；鑄型溫度越高，保溫效果越好，越有利于充型，但鑄型溫度過高，會(huì)造成組織粗大，組織韌性、塑性越低，對(duì)材料的性能不利，鑄型溫度過低，則保溫效果不好，凝固速度變快，會(huì)造成澆不足，縮松、縮孔等缺陷；澆鑄速度越快，越有利于充型，但會(huì)造成沖砂，澆鑄時(shí)出現(xiàn)紊流等，澆鑄速度過慢，造成澆不足等缺陷。 從圖324可以看出，薄板上部組織比較粗大，片層間距也比較大。所以組織粗大會(huì)使得材料的強(qiáng)度、塑性及韌性降低，從而使得材料的性能不好。在連續(xù)冷卻情況下，冷卻速度越大，則過冷度越大，而理論上過冷度越大，鑄件的晶粒越小。金屬液在結(jié)晶時(shí)，如果施加外力，就會(huì)增加鑄型中金屬液的運(yùn)動(dòng)，就會(huì)造成枝晶破碎，而破碎后的晶塊又充當(dāng)晶核作用，金屬液就再在破碎后的晶塊上結(jié)晶，從而使得晶核變多，晶粒變小。圖327為晶粒尺寸與晶粒距離薄板底部距離的大小的圖。這是我們從圖可以直觀的看出來的。首先，我要特別感謝我的指導(dǎo)老師葉喜蔥老師老師。葉老師平日里工作繁多，但我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從外文翻譯到開題報(bào)告，至到論文選題，中期論文的修改，后期論文格式調(diào)整等各個(gè)環(huán)節(jié)中都給予了我悉心的指導(dǎo)。其次，還要感謝這四年來教我知識(shí)的每位老師們，畢業(yè)論文能夠順利完成，你們也都有很大的功勞。寫作畢業(yè)論文是一次再系統(tǒng)學(xué)習(xí)的過程，在做畢業(yè)論文的過程中，通過查看文獻(xiàn)，查找資料，讓我對(duì)澆鑄整個(gè)過程有了更深刻、更系統(tǒng)的了解，尤其對(duì)澆鑄過程中的澆注溫度、澆鑄速度和鑄型溫度對(duì)澆鑄件的影響更深刻。參考文獻(xiàn)[1]　[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.[2]　蔡啟舟，王立世，[J].特種鑄造及有色合金，2003(3):3335.[3]　MORDIKE B L，EBERT propertiesapplications potential[J]. .，2001，A302:3745.[4] K. 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