【正文】 m2mm的薄板件，鑄型為高度為80mm直徑為24mm的圓柱體，其中內(nèi)部去除了跟鑄件一模一樣尺寸的長(zhǎng)方體，正好跟鑄件組裝，冒口為圓錐形。本課題中的最終凝固溫度為600℃，因?yàn)?00℃時(shí)TiAl早以完全凝固，設(shè)置凝固最終溫度為600℃時(shí)可以縮短模擬時(shí)間，而凝固時(shí)間是指合金溶液從澆鑄溫度冷卻到600℃時(shí)所用的時(shí)間，凝固分?jǐn)?shù)是指在凝固過(guò)程中合金溶液中固相的分?jǐn)?shù)。（3）%Al8%Nb材料的液相線和固相線分別為1503℃和1444℃。為了滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，合金化是一個(gè)用來(lái)優(yōu)化不同性能的基本手段。還有在真空條件下，有利于充型過(guò)程中的氣體排出，在上下壓差下，減小了在凝固過(guò)程中縮松、縮孔缺陷的產(chǎn)生。主要有應(yīng)力場(chǎng)數(shù)值模擬、充型數(shù)值模擬、縮松縮孔數(shù)值模擬。圖11 等溫鍛造壓氣機(jī)葉片 金屬型底注式真空吸鑄是一種鑄造 TiAl 基合金材料新工藝技術(shù)如圖12，可以很好地彌補(bǔ)TiAl其他鑄造成型方法中的缺陷，其優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：（1）由于合金液體在上下壓差下凝固，可以減小縮松縮孔等缺陷。離心鑄造與重力鑄造相比，鑄件更致密、充型能力更強(qiáng)。但近年來(lái)開(kāi)發(fā)了幾種具有良好發(fā)展前景的TiAl合金粉末凈形加工技術(shù)，還有J. Moll認(rèn)為，粉末冶金技術(shù)可以減小偏析和加工周期。另外，又由于TiAl基合金的比模量高，可以制作隔板、渦輪葉等一下需要高強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)件上。由于TiAl室溫塑性低一直是阻礙其發(fā)展的主要因素，為了使TiAl得到良好的應(yīng)用，必須解決其室溫塑性低的問(wèn)題，然而可以通過(guò)改變TiAl的組織進(jìn)而來(lái)改變TiAl的溫室塑性，經(jīng)過(guò)科研人員的大量實(shí)驗(yàn)表明，控制TiAl的微觀組織可以提高TiAl的溫室塑性，目前改善微觀組織的方法主要有五種：（1）完善制備工藝，設(shè)計(jì)合理的制造工藝。中國(guó)科學(xué)院金屬腐蝕與防護(hù)研究所唐兆麟等[] 在1997年通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在一定條件下通過(guò)添加Cr元素TiAl將會(huì)具有特別好的防氧化效果，到2000年西北有色金屬研究所發(fā)現(xiàn)Al元素的波動(dòng)對(duì)其高溫氧化行為具有影響。而當(dāng)前對(duì)于TiAl基合金在航空航天等領(lǐng)域的使用，尤其在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的使用更注重于薄壁鑄件，而對(duì)于TiAl基合金的薄壁鑄件鑄造又由為困難，所以本課題采用另一種成型方法即真空吸住的亞快速凝固行為的研究，想突破傳統(tǒng)的鑄造成型困難的問(wèn)題，從而獲得良好的TiAl基合金的薄壁鑄件。 The casting speed of , , 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第一章 緒論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]。process parameters. The reduce the cost of production. This task mainlynumerical simulation can simulationbrittleness,one of a new generation of 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。 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 （1）論文原創(chuàng)性聲明和版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。（請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”）作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 目錄摘要 1第一章 緒論 3 3 TiAl基合金的研究現(xiàn)狀 3 TiAl基合金的研究進(jìn)展 3 TiAl基合金的組織特點(diǎn) 4 TiAl基合金的應(yīng)用 5 TiAl基合金的成型技術(shù) 5 5 5 6 7 7 8 8第二章 研究方法及參數(shù)設(shè)置 9 9 9 9 10 11第三章真空吸鑄TiAl基合金熔體充型規(guī)律 12 12 13 14 物性參數(shù)計(jì)算 14 203． 20 23 25 27 28致謝 32參考文獻(xiàn) 33第 38 頁(yè) 共 34 頁(yè)真空吸鑄TiAl基合金亞快速凝固行為研究學(xué) 生：熊凌云指導(dǎo)老師：葉喜蔥三峽大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力學(xué)院【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。low density, specific modulus, specific high temperature strength, creep resistance and oxidation resistance makes them becameroom temperaturefield of casting, Formingensure the casting quality,thus to optimize theThe mold temperature was 600℃, 400℃, 200℃ and 0℃are simulated and analyzed, The best overall performance finally found is mold temperature at 200℃。德國(guó)學(xué)者A. Choudhury 和及M. Blum 研究發(fā)現(xiàn)[5]，鑄型加熱到 1000℃才可以防止鑄件中縮孔缺陷的發(fā)生。國(guó)內(nèi)在TiAl合金的研究起步比較晚，沒(méi)有歐美起步早。近γ組織(NG)，在剛高于共析溫度的γ+α兩相區(qū)進(jìn)行熱處理，得到基本都是由等軸γ晶粒所組成的組織，通常含有少量的細(xì)小α相顆粒在γ晶界[9]。由于TiAl合金的密度比較小，可以用與空行航天這些急需減重的高科技行業(yè)，還可以用來(lái)制造汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，制作一些發(fā)動(dòng)機(jī)的部件，例如，用來(lái)制造汽車(chē)的排氣閥，從而使得汽車(chē)的排氣閥質(zhì)量減輕，進(jìn)而減少噪音，改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能。其缺點(diǎn)是在燒結(jié)的時(shí)候容易造成體積膨脹，導(dǎo)致成品致密度不高，合金組織均勻性差。由于離心鑄造時(shí)鑄型的旋轉(zhuǎn)速度很快，充型時(shí)金屬液在強(qiáng)大的離心力的作用下而充滿(mǎn)型腔，并凝固，使得合金液的充型能力更強(qiáng)，鑄造出來(lái)的鑄件更加致密。如圖11等溫鍛造下的壓氣機(jī)葉片。鑄造成型數(shù)值模擬技術(shù)可以預(yù)測(cè)實(shí)際過(guò)程中工作人員在鑄造成型時(shí)鑄件可能產(chǎn)生的缺陷、產(chǎn)生的時(shí)間、缺陷的大小及缺陷的部位，從而進(jìn)行優(yōu)化鑄造成型工藝，確保鑄件質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，縮短試制周期。由于金屬液活性較大，而型腔真空度比較高，避免了金屬液的氧化。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用需要仔細(xì)評(píng)估和改善伽瑪鋁化物許多方面的特性，包括疲勞，韌性和蠕變[13]。（2）%Al8%Nb，鑄型材料為冷鐵H13。利用凝固分?jǐn)?shù)及凝固時(shí)間來(lái)考察TiAl基合金在真空吸鑄過(guò)程中的凝固特性。(4) 模擬完成后進(jìn)入可視化結(jié)果分析。材料的熱物性參數(shù)直接決定著溫度場(chǎng)模擬的準(zhǔn)確性，只有材料飛熱物性參數(shù)非常精確，模擬出來(lái)的溫度場(chǎng)才與實(shí)際才更加相近。%Al8%Nb合金的過(guò)冷度大，金屬液流動(dòng)性好，有利于充型。為了探究澆鑄溫度對(duì)鑄造成型的全過(guò)程的影響，換熱系數(shù)為1000w/m2k，鑄型溫度初步選取600℃。當(dāng)澆鑄溫度為1550℃和1575℃時(shí)，薄板只有中部凝固分?jǐn)?shù)比較小，其余基本完全凝固，并且面積也不是很大，而澆鑄溫度為1600℃和1625℃很明顯薄板中部凝固分?jǐn)?shù)比較小的面積明顯較前兩種大，尤其是澆鑄溫度為1625℃時(shí)，中部還有一大片凝固分?jǐn)?shù)非常小的區(qū)域，很明顯在后期凝固過(guò)程中，交口處合金液得不到補(bǔ)縮，四周凝固收縮，就會(huì)造成應(yīng)力就非常大，由圖也可以明顯的反映出來(lái)，在下方有黃色區(qū)域，由對(duì)比卡可知，此處應(yīng)力更大。理想中的冷卻趨勢(shì)是從底部逐漸凝固，澆口部位最后凝固，如果這樣的話，合金液在凝固過(guò)程中就能得到補(bǔ)縮，縮松、縮孔將減少。鑄型溫度為0℃時(shí)，縮松、縮孔比較分散，雖然面積不大，但對(duì)薄板件的整體性能會(huì)有很大影響。理論上澆鑄溫度越高，合金液流動(dòng)性越強(qiáng)，雖然有利于充型，但澆鑄溫度太高，會(huì)造成粘砂，縮松、縮孔，熱烈，局部氧化，反應(yīng)氣孔偏多等危害。組織越粗大，相應(yīng)的晶粒越大。(2) 變質(zhì)處理也稱(chēng)調(diào)質(zhì)處理：即在金屬液結(jié)晶前，向金屬液中加入某些物質(zhì)（稱(chēng)為變質(zhì)劑），這些物質(zhì)將分散在金屬液中，形成大量的非自發(fā)形核界面，或起阻礙晶體長(zhǎng)大的作用，從而使得晶粒組織比較小，這種細(xì)化晶粒的方法，稱(chēng)為變質(zhì)處理?？偨Y(jié)，從圖32圖32圖326和圖327這四幅圖很容易看出，晶粒尺寸隨著組織距離薄板底部的距離增大而普遍增大，片層間距也隨著組織距離薄板底部的距離增大而普遍增大。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)。最后，要向這四年大學(xué)生活期間所有幫助過(guò)我的同學(xué)們以及各位朋友們說(shuō)一聲謝謝。金屬學(xué)報(bào)，1997，（10）：1028～1033除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。、圖表要求：1）文字通順，語(yǔ)言流暢，書(shū)寫(xiě)字跡工整，打印字體及大小符合要求，無(wú)錯(cuò)別字，不準(zhǔn)請(qǐng)他人代寫(xiě)2）工程設(shè)計(jì)類(lèi)題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計(jì)算機(jī)繪制，所有圖紙應(yīng)符合國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印