【正文】 er a whole day39。希望大家在將來的生活中繼續(xù)追逐最初的夢想，永不放棄。而晶粒尺寸越大，材料的組織越大，材料的強度、塑性和韌性越差，晶粒尺寸越小，材料的組織越小，材料的強度、塑性和韌性越好，也就說明薄板底部的性能比薄板的上部的性能要好。晶粒越大，則晶界越大，而晶界又相當(dāng)于材料中的裂紋，晶粒越大時，單位體積的晶粒數(shù)越少，當(dāng)晶界承受力時，分配到各晶粒的力就比較大，晶界就容易開裂，產(chǎn)生裂紋。 a) b) c) d) 第 28 頁 共 34 頁 圖 、縮孔圖，鑄型溫度為 a) 600℃、 b) 400℃、 c) 200℃、 d)0℃ 最后由圖 31圖 318 和圖 319 綜合分析得出當(dāng)鑄型溫度為 200℃比較好。 圖 ， 澆鑄溫度為 a) 1550℃、 b) 1575℃、 c) 1600℃、 d) 1625℃ 由上面圖 316 中 1550℃、 1575℃、 1600℃、 1625℃縮松、縮孔圖可知：當(dāng)澆注溫度為 1550℃時縮松、縮孔面積最小，縮松、縮孔位置處于板件 的中部；當(dāng)澆注溫度為1575℃時，縮松、縮孔在薄板中部比較多，薄板底部存在少數(shù)；澆鑄溫度為 1600℃時，縮松、縮孔位置主要集中在中下部；當(dāng)澆鑄溫度為 1625℃時，縮松、縮孔面積最大，主要集中在中下部，并且中部還有少量縮松、縮孔。 圖 %Al8%Nb 合金的焓值與溫度之間的關(guān)系 由圖 36 %Al8%Nb 合金的焓值與溫度之間的關(guān)系與 圖 37 為 %Al 合金 第 19 頁 共 34 頁 的焓值與溫度之間的關(guān)系進行比較可以看出，在相同溫度下， %Al 合金的焓值明顯要比 %Al8%Nb 合金的焓值高，并且 %Al 合金的焓值隨溫度的增長率也比%Al8%Nb 合金大，而焓值在熱力學(xué)中表示物質(zhì)系統(tǒng)能量的狀態(tài)參數(shù)，焓值越高，物質(zhì)系統(tǒng)能量越大，越不穩(wěn)定。 第 16 頁 共 34 頁 圖 圖 33 鑄件圖 圖 34. a)為裝配后的框架圖， b)為裝配后的實物圖 造型 本課題中的三維造型是用 pro/e 進行三維造型的，鑄件的是 20mm60mm2mm 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方體，正好跟鑄件組裝，冒口為圓錐形。 （ 3）由于 %Al8%Nb 材料的液相線和固相線分別為 1503℃ 和 1444℃ 。還有在真空條件下，有利于充型過程中的氣體排出，在上下壓差下，減小了在凝固過程中縮松、縮孔缺陷的產(chǎn)生。 圖 11 等溫鍛造壓氣機葉片 第 10 頁 共 34 頁 真空吸鑄 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 TiAl 其他鑄造成型方法中的缺陷，其優(yōu)點有以下幾點： （ 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。但近年來開發(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。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題，然而可以通過改變 TiAl 的組織進而來改變 TiAl 的溫室塑性，經(jīng)過科研人員的大量實驗表明，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)計合理的制造工藝。而當(dāng)前對于 TiAl 基合金在航空航天等領(lǐng)域的使用，尤其在發(fā)動機領(lǐng)域的使用更注重于薄壁鑄件，而對于 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題，從而獲得良好的 TiAl 基合金的薄壁鑄件。但由于其缺點有室溫脆性較大，延展性差，可行性加工困難等，從而限制了 TiAl 合金的應(yīng)用。然而由于 TiAl 基合金自身熔體流動性差、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。近片層組織 (NL)，在剛低于 T 溫度不遠的 γ/α2兩相區(qū)進行熱處理，經(jīng)爐冷或空冷就可以得到γ /α 2片層團和小量分布于層片團間的等軸 γ 晶粒組成的近全片層組織。 在粉末冶金時間隙雜質(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。 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進行鍛造。 第 12 頁 共 34 頁 第二章 研究方法及參數(shù)設(shè)置 真空吸鑄過程分析 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行充型的，使得充型動力增加，而 TiAl 合金金屬液活性大，流動性差，冷卻速度快， 而真空吸鑄可以增加充型動力，于是該工藝可以澆鑄小型薄壁件 TiAl 合金件。所以在 TiAl 合金為主要材料的情況下，我還加入少量的 Nb進行模擬，于是這次選擇的材料為 %Al8%Nb 進行模擬。另存為 igs 格式 (2) 將裝配圖的 igs 格式導(dǎo)入 meshcast 中進行面網(wǎng)格和體網(wǎng)格的劃分。所以在 TiAl 合金為主要材料的情況下，我還加入少量的Nb 進行模擬。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。雖然鑄型溫度為 200℃和 0℃ 時凝固分?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得到合金液的補縮，應(yīng)力相對比較小。 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。 圖 327 為晶粒尺寸與晶粒距離薄板底部距離的大小的圖。 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，查找資料，讓我對澆鑄整個過程有了更深刻、更系統(tǒng)的了解，尤其對澆鑄過程中的澆注溫度、澆鑄速度和鑄型溫度對澆鑄件的影響更深刻。ll hold off jogging for a while. But if I really want to get away from work, I39。每次遇到難題，我最先做的就是向葉喜蔥老師尋求幫助，而葉老 師每次不管忙或閑，總會抽空來找我面談，或說定時間讓我去找他，然后教我如何解決。 (2) 變質(zhì)處理也稱調(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，或起阻礙晶體長大的作用，從而使得晶粒組織比較小，這種細化晶粒的方法，稱為變質(zhì)處理。理論上澆鑄溫度越高，合金液流動性越強，雖然有利于充型，但澆鑄溫度太高，會造成粘砂，縮松、縮孔，熱烈，局部氧化，反應(yīng)氣孔偏多等危害。理想中的冷卻趨勢是從底部逐漸凝固，澆口部位最后凝固，如果這樣的話，合金液在凝固過程中就能得到補縮，縮松、縮孔將減少。為了探究澆鑄溫度對鑄造成型的全過程的影響，選取的澆鑄速度為 ，換熱系數(shù)為1000w/m2k，鑄型溫度初步選取 600℃。材料的熱物性參數(shù)直接決定著溫度場模擬的準(zhǔn)確性，只有材料飛熱物性參數(shù)非常精確，模擬出來的溫度場才與實際才更加相近。利用凝固分?jǐn)?shù)及凝固時間來考察 TiAl 基合金在真空吸鑄過程中的凝固特性。航空發(fā)動機的應(yīng)用需要仔細評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]。鑄造成型數(shù)值模擬技術(shù)可以預(yù)測實際過程中工作人員在鑄造成型時鑄件可能產(chǎn)生的缺陷、產(chǎn)生的 時間、缺陷的大小及缺陷的部位，從而進行優(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。由于離心鑄造時鑄型的旋轉(zhuǎn)速度很快，充型時金屬液在強大的離心力的作用下而充滿型腔，并凝固，使得合金液的充型能力更強，鑄造出來的鑄件更加致密。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)，還可以用來制造汽車的發(fā)動機，制作一些發(fā)動機的部件，例如，用來制造汽車的排氣閥，從而使得汽車的排氣閥質(zhì)量減輕，進而減少噪音，改進發(fā)動機性能。國內(nèi)在 TiAl 合金的研究起步比較晚，沒有歐美起步早。The mold temperature was 600℃ , 400℃ , 200℃ and 0℃ are simulated and analyzed, The best overall performance finally found is mold temperature at 200℃ 。 關(guān)鍵詞 ： TiAl 合金；鑄造成型； ProCAST 模擬；數(shù)據(jù)分析 第 5 頁 共 34 頁 【 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.。接著后來， TiAl 基合金不斷的被人類研究開發(fā)，其強大的優(yōu)良性能也不斷的展現(xiàn)出來，引起了很多學(xué)者的不斷研究的興趣，也促進了航空航天也、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。而航空和發(fā)動機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。于是離心鑄造技術(shù)在這樣的潮流的推動下得到了廣泛的應(yīng)用。 鑄造過程中的數(shù)值模擬 隨著時代的發(fā)展，計算機技術(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越重要的作用。鑄造和金由于其生產(chǎn)成本低，已被用來生產(chǎn)汽車的 渦輪增壓器 [11]和活塞 [12] 。對模擬后的處理，主要通過模擬全過程中的動畫來考察鑄造過程中的凝固分?jǐn)?shù)、溫度 場及縮松、縮孔的位置和大小。 物性參數(shù)計算 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。 工藝參數(shù)對充型影響的數(shù)值模擬 3． 澆鑄溫度對充型的影響 澆鑄溫度對鑄造成型的影響非常大，澆鑄溫度越高，