【正文】 s smoggy days. If the smog is severe, I39。雖然只是做模擬，沒(méi)有進(jìn)行實(shí)際操作，但也讓我受益匪淺。在這個(gè)過(guò)程中葉喜蔥老師給了我很大的的幫助，沒(méi)有他的盡心指導(dǎo)，我也不會(huì)順利完成這次設(shè)計(jì)。從圖中可以看出，薄板底部的晶粒尺寸最小，只有 左右，但隨著晶粒距離薄板底部的距離增大，晶粒尺寸愈來(lái)愈大，在距離底部 0— 40mm 這段距離中，晶粒尺寸增大的比較緩慢，當(dāng)距離大于40mm 時(shí)，晶粒尺寸增大速率較快，且呈直線式上升。增大冷卻速度的方法有：降低熔液的澆注溫度，選用散熱性能、導(dǎo)熱能力和吸熱性較好的鑄型材料等措施來(lái)達(dá)到。從圖 325 可以看出，薄板下部組織比較細(xì) 小，片層間距也比較小。 數(shù)值模擬確定的充型影響從而控制優(yōu)化工藝參數(shù) 從上面對(duì)不同的澆鑄溫度、不同的鑄型溫度和不同的澆鑄速度進(jìn)行模擬分析，發(fā)現(xiàn)并不是澆鑄溫度越高越好。 從圖 319 中可以看出，當(dāng)澆鑄溫度為 1550℃，鑄型溫度分別為 600℃、 400℃、 200℃和 0℃時(shí)，縮松、縮孔面積都比較小，而且只有鑄型溫度為 600℃時(shí)縮松、縮孔部位處于薄板正中間，鑄型為其他三種溫度時(shí)，縮孔、縮孔部位主要集中于薄板中上部。但是由于鑄型溫度越低，冷卻速度越快，如果澆口部位先出現(xiàn)凝固的話，則主要縮松、縮孔部位將出現(xiàn)在薄板中上部。 圖 ， 澆鑄溫度為 a) 1550℃、 b) 1575℃、 c) 1600℃、 d) 1625℃ a) b) d) c) a) d) c) b) 第 25 頁(yè) 共 34 頁(yè) 由上面圖 315 中 1550℃、 1575℃、 1600℃、 1625℃應(yīng)力圖可知，澆鑄溫度為 1550℃時(shí)，主要應(yīng)力集中在薄板正中部， 1575℃應(yīng)力集中在薄板中上部， 1600℃應(yīng)力主要集中在薄板中下部， 1625℃應(yīng)力基本分布在薄板的全部位置，從此處應(yīng)力圖可以跟凝固分?jǐn)?shù)圖聯(lián)合起來(lái)看，彼此是相互聯(lián)系的。 工藝參數(shù)對(duì)充型影響的數(shù)值模擬 3． 澆鑄溫度對(duì)充型的影響 澆鑄溫度對(duì)鑄造成型的影響非常大，澆鑄溫度越高，合金流動(dòng)性越好，便于充型。下面來(lái)比較一下 %Al8%Nb 與不加 Nb 的 %Al 合金的性能進(jìn)行比較 由圖 21為 %Al8%Nb合金的凝固分?jǐn)?shù)與溫度之間的關(guān)系與圖 35為 %Al合金的凝固分?jǐn)?shù)與溫度之間的關(guān)系可以看出， %Al8%Nb 合金的液相線溫度比%Al 合金的液相線溫度低，在澆鑄 %Al8%Nb 合金時(shí)所需的最低澆鑄溫度比%Al 合金的所需的最低澆鑄溫度要低，從能源的角度來(lái)看，節(jié)省能源。 物性參數(shù)計(jì)算 ProCAST 數(shù) 值模擬的直接依據(jù)是材料的物性參數(shù)，材料的物性參數(shù)直接決定著模擬結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。 (3) 進(jìn)行初始條件設(shè)置，先對(duì)鑄型和鑄件進(jìn)行材料設(shè)置，然后進(jìn)行邊界條件設(shè)置（包括澆鑄速度、澆鑄溫度、換熱 系數(shù)及鑄型溫度），設(shè)置好后進(jìn)入 ProCAST 進(jìn)行模擬。對(duì)模擬后的處理，主要通過(guò)模擬全過(guò)程中的動(dòng)畫(huà)來(lái)考察鑄造過(guò)程中的凝固分?jǐn)?shù)、溫度 場(chǎng)及縮松、縮孔的位置和大小。 模擬參數(shù)選取 本次模擬思路如下： （ 1）鑄件尺寸為 20mm60mm2mm 的薄板件，鑄型為高度為 80mm 直徑為 24mm的圓柱體，冒口為圓錐形。鑄造和金由于其生產(chǎn)成本低，已被用來(lái)生產(chǎn)汽車的 渦輪增壓器 [11]和活塞 [12] 。因?yàn)樾颓惶幱谡婵諚l件下，里面無(wú)空氣，所以金屬液在澆鑄時(shí)受到的熱氣體反作用力降低，大大減少了充型阻力，大大減小了薄壁件因充型冷卻速度太快而造成充型能力減小進(jìn)而導(dǎo)致澆不足等缺陷。 鑄造過(guò)程中的數(shù)值模擬 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)在優(yōu)化熔模工藝和研究金屬熔模理論起著越來(lái)越重要的作用。這樣就能在變形溫度較慢時(shí)進(jìn)行鍛造成型。于是離心鑄造技術(shù)在這樣的潮流的推動(dòng)下得到了廣泛的應(yīng)用。粉末冶金易于制造形狀比較復(fù)雜的零件而且可以節(jié)省大量的原材料，降低成本。而航空和發(fā)動(dòng)機(jī)部件迫切需求減重材料，于是 TiAl 基合金騰空出世， 廣泛被采用。雙態(tài)組織 (DP)，在兩相體積分?jǐn)?shù)大約相稱的溫度，約 Tα60℃ ， γ+α 兩相區(qū)進(jìn)行熱處理，經(jīng)爐冷或空冷可以獲得 γ/α2片層團(tuán)，最終獲得等軸γ晶粒和 γ/α2 層片團(tuán)組織。接著后來(lái)， TiAl 基合金不斷的被人類研究開(kāi)發(fā)，其強(qiáng)大的優(yōu)良性能也不斷的展現(xiàn)出來(lái)，引起了很多學(xué)者的不斷研究的興趣，也促進(jìn)了航空航天也、造船業(yè)、醫(yī)療器具制造業(yè)的發(fā)展，逐步出現(xiàn)三代、四代 TiAl基合金。在對(duì) TiAl 基排氣閥離心鑄造技術(shù)的研究中， K. Liu[4]提出， TiAl 基合金的合金液的溫度越高，則澆鑄時(shí)金屬液過(guò)熱度越高，則充填率越好，當(dāng)合金的過(guò)熱度達(dá)到 180℃ ，鑄件充型尤為良好。 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.。 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 ..................................