TiAl合金精密铸造计算机数值模拟的研究现状与展望.pdf

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1、·132·材料导报A：综述篇2014年1月(上)第28卷第1期TiAl合金精密铸造计算机数值模拟的研究现状与展望相志磊，吴丽娟，柴丽华，杨亮，陈子勇(1北京工业大学材料科学与工程学院，北京100124；2北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083)摘要TiA1合金具有低密度、高比强度，以及良好的抗蠕变、抗氧化性等性能，精密铸造工艺可以较好地实现TiA1合金零件尤其是复杂结构零件的成型。利用计算机数值模拟手段优化精密铸造工艺，可提高铸件品质，降低成本及缩短产品试制周期。对TiAl铸件的充型和凝固过程以

2、及其应力和微观组织的计算机数值模拟的研究现状进行了综述和展望。关键词TiM合金精密铸造数值模拟中图分类号：TG292；TGI46．2+3文献标识码：ATheCurrentStatusandProspectofComputerNumericalSimulationofInvestmentCastingforTiAlAlloyXIANGZhilei，WULijuan，CHAILihua，YANGLiang。，CHENZiyong(1CollegeofMaterialsScienceandEngineering，Be

3、ijingUniversityofTechnology，Beijing100124；2StateKeyLaboratoryforAdvancedMetalsandMaterials，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083)AbstractTiA1alloyshavebeenconsideredashighpotentiallight-in-weighthigh-temperaturestructuralmate—rialsduetotheire

4、xcellentpropertiessuchaslowdensity，highspecificstrength，highcorrosionresistanceandgoodoxidationresistance．InvestmentcastingprocesscanbetterrealizetheformingofTiA1components，especiallyforthecomplexstructuralparts．Usingcomputernumericalsimulationmethodtooptimi

5、zeinvestmentcastingprocesscanim—provethecastingquality，reducecostsandshortentrialcycleoftheproduct．Researchprogressofcomputernumericalsimulationofmoldfillingandsolidificationprocess．aswellasstressandmicrostructureforTiAlcomponentsarere—viewed．KeywordsTiA1all

6、oy．investmentcasting，numericalsimulationTiAl基合金具有比强度、比刚度高，耐腐蚀性好等优点，注[6]。但是，TiAl合金精密铸件易于形成缩孔、缩松缺陷，叶并且在比强度、导热性、韧性及可加工性均优于或接近于高片成品率较低，影响其批量生产及应用[7]。昂贵的原材料和温合金的前提下，密度大为减小，因而是6501000℃最佳生产成本决定了采用传统试错法探索TiA1铸件成型的最优的候选高温结构材料，近年来备受关注。TiAl基合金广泛地化工艺是不可行的，借助计算机数值模拟技术研究T

7、iAl合用于制造航空航天飞行器等领域中的重要结构件，被认为是金的凝固过程和收缩缺陷形成机制，具有重要的理论意义和最有应用潜力的新一代轻质耐高温结构材料[1]。2006年实用价值嘲。GE公司为波音787客机研制的GEnx发动机低压涡轮第6、利用计算机数值模拟手段优化精密铸造工艺，可提高铸7级叶片采用了铸造TiAl合金，取代镍基高温合金实现减少件品质，降低成本及缩短产品试制周期，非常适用于熔铸成质量达72．5kg]。这是TiAl合金首次应用于航空发动机，本较高的TiAl合金的精密铸造L9]。根据美国科学研究院工而且

8、是最新型的民用航空发动机，证明TiAl合金在航空发程技术委员会的测算，模拟仿真可提高产品质量5～10倍，动机上的应用具有良好前景。增加材料出品率25，降低工程技术成本13～30，降低然而，TiAl合金结构件一般都具有精密薄壁及结构复杂人工成本5～2O，提高投人设备利用率30～60％，缩等特点，另一方面，钛合金在高温下，特别是在熔融状态下的短产品设计和试制周期30-60等[1。化学性能极