Ti基合金精铸成形充型流动规律的研究

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1、哈尔滨工业大学硕士学位论文Ti基合金精铸成形充型流动规律的研究姓名：杨闯申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：李邦盛;吴士平20050601哈尔滨工业大学工学硕士论文摘要Ti基合金以其优异的常温、高温比强度和高抗氧化性，成为航空、航天高温结构件最佳候选材料之一，采用精铸成形的Ti基合金代替传统的Ni基高温合金，可减重50%以上。由于Ti基合金浇铸温度高，充型困难，借助数值模拟技术对Ti基合金熔体流动性规律进行研究，不但可以缩短试制周期，节约试制经费，而且具有重要的理论意义。本文在对液态金属离心力场下和重力场的受力情况进行分析的基础匕，建立了液态金属在两种力

2、场下流动的数学模型。并对两种力场下的液体充型流动的初始条件进行了研究。借助充型过程的数值模拟，研究Ti基合金熔体在离心力场下充型流动规律及重力场下的停止流动情况。应用三维造型软件AutoCAD2004，对自行设计的铸型进行实体造型。输出、存储实体文件为STL标准接口文件，基于此文件，对铸型进行网格剖分。针对Ti基合金的特性，对Ti基合金在不同离心力场影响因素，如转速、浇注温度、旋转半径、铸型预热温度等作用下的流动性以及重力场一般条件作用下的流动性进行了数值模拟，结果表明在离心力场下，转速是影响Ti基合金熔体流动性的主要因素;在重力场下Ti基合金固有特性决定了它的流

3、动性较一些合金差。本文采用自耗电极电弧炉熔炼，对螺旋形试样进行重力场浇注，试验结果很好地再现了Ti基合金在螺旋形试样中流动能力的模拟情况，证明流动性模拟软件可行、有效。同时，本试验借助于对每一螺旋线样晶粒组织的宏观观察，对比螺旋形试样不同部位宏观晶粒，结果发现Ti基合金与其他合金的停止流动机理有些差异，多数合金因端部堵塞而停止流动，而Ti基合金因根部堵塞而停止流动。关键词Ti基合金:充型流动;数值模拟;停止流动哈尔滨工业大学工学硕十学位论文AbstractTibasedalloysareoneofthecandidatematerialsforelevatedte

4、mperaturestructurepartsusedinaerospacebecauseofexcellentspecificstrengthandoxidationresistanceatroomandelevatedtemperature.Theweightcanbedecreasedby50%withTibasedalloysreplacingtraditionalNibasedsuperalloys.BecauseofhighpouringtemperatureandspecialfluidityofTibasedalloy,byresearchingf

5、luidityofTibasedalloysmeltusingsimulationwithcomputer,itisimportantoftheoreticalandpracticalsignificancetoreduceperiodtrialproductionandsavecost.Afterstressofmeltmetalofcentrifugalforcefieldandgravitationalfieldwasanalyzed,mathematicmodelofmeltfluidandInitialconditionofmeltmetalmoldfi

6、llingwasestablishedintwokindsofforcefield.Applicationprogramthatusedintwokindsofforcefieldhasbeenmodifiedandbeenapplied.Withnumericalsimulationofmeltmetalmoldfilling,thelawofTibasedmeltmoldfillinghasbeeninvestigatedintwokindsofforcefield.Castingmouldhasbeenperformedusing3-Dsolidmodeli

7、ngsoftwareAutoCAD2004.ThesolidmodelingfilesareoutputandsavedasstandardinterfacefileinSTL,whicharedividedasnetfiles.BasedoncharacterofTibasedalloys,thefluidityofTibasedalloysindiferentinfluencingfactorsofcentrifugalforcefieldandcommonconditionofgravitationalfieldhasbeencalculatedbynume

8、rical