底漏式真空吸铸成型TiAl基合金小型件工艺基础研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:andyzhufeng5225
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
TiAl基合金具有密度低、耐高温、抗氧化等优点,是具有非常好应用前景的高温材料。但这种材料的塑性低、切削性差,难以加工成形,因此目前TiAl基合金成型方式以铸造方法为主。底漏式真空吸铸是本实验室开发的一种新型TiAl基合金近净成形方法,这种方法以气体压力驱动TiAl熔体充型,可大幅提高TiAl熔体型能力,可以成型小型复杂铸件。本文通过对底漏式真空吸铸过程的数值模拟与实验验证,详细的研究了在气压作用下合金熔体的流动规律和气孔产生原因。在此基础上,研究了TiAl基合金在金属模和陶瓷型壳的成型工艺。以排气阀件为例,利用Fluent软件模拟在压力作用下TiAl基合金熔体的充型规律,分析了影响TiAl基合金流动的因素,并预测在吸铸中可能出现的缺陷。在重力作用下,合金熔体比较平稳地进入铸型,液流流动不连续;在气体压力作用下,液流呈喷射状快速进入铸型,合金熔体液面不稳定,在第一股金属进入铸型后,气体随合金熔体进入铸型,并对已充型的液态金属有较强的冲击作用。气体压力越大,熔池液面产生的凹坑越大,气体开始进入铸型时间越早,坩埚内残余的金属越多;吸口直径越大,气体越容易进入铸型,第一股进入铸型的液流越少。由于气体冲击的作用,顶部流体处于紊流状态;底部自由流动,是层流状态。在数值模拟的基础上以排气阀为验证件,进行真空吸铸验证试验,来验证气孔产生的原因,并通过优化工艺参数来避免气孔产生。排气阀内部存在气孔等缺陷,气孔按产生原因分为两种:一种是卷入性气孔,在熔炼过程中,合金熔体快速旋转,将熔炼室内的气体卷入到金属液内,充型时气体随合金熔体一起充填铸型,因快速冷却而无法析出,形成气孔;另一种是由于液流不连续,被后续的液流封闭在铸型内形成的气孔。气压增加会使得较多气体进入铸型,增大铸件内气孔的尺寸;没有气压,合金熔体容易将铸型内的气体卷入铸件内部,形成卷气,合理的气体压力为0.03MPa。增加坩埚内金属的质量、减小吸口直径的尺寸都可以减小气孔的产生,本文最终采用合理的金属质量与吸口直径的组合,制备出形状完整、组织致密的排气阀铸件。本文将真空吸铸与熔模铸造技术结合起来,制备出小型复杂的连杆和叶片铸件。实验中发现:模壳预热温度越高、熔炼电流越大,TiAl基合金熔体充填铸型的能力越好,在底漏式真空吸铸过程中,较为合理的模壳预热温度为900℃,熔炼电流为1000A;排气孔的开设对叶片件的成型有着非常重要的影响,通过合理的选择排气孔位置成型出形状完整的小型件。利用能谱分析检测真空吸铸获得的小型件的成分,铸件成分基本均匀,无明显的宏观偏析出现。通过金相显微镜、扫描电镜等手段检测、分析真空吸铸获得的小型件组织,发现金属模吸铸排气阀的宏观组织以等轴晶为主,铸件表面由于激冷作用形成细晶层,尺寸在30~40μm之间,中间部位晶粒尺寸在200~300μm之间;陶瓷型壳吸铸叶片件叶身截面处晶粒分布规律与排气阀类似,晶粒比较粗大。金属模吸铸排气阀件表面会产生几微米的渗铁层,这对铸件组织与性能的影响不大;TiAl基合金与陶瓷型壳的发生界面反应,反应层在20~25μm。铸件硬度分布基本按着从表面到铸件内部递减的规律,金属模铸件硬度高于陶瓷型壳铸件。熔模型壳吸铸TiAl基合金的最大抗拉强度为354MPa,延伸率为0.28%。
其他文献
以江西、湖南、福建3个地区的油茶不同组织为材料,通过组织分离法分离其内生真菌并进行多样性分析和抑菌性分析。结果表明,共分离出352株内生真菌,隶属34属56种,其中子囊菌46
以电池管理系统中的电池荷电状态估算策略为研究对象,采用扩展卡尔曼滤波算法,在Matlab Simu Link/Stateflow中搭建了仿真模型,并验证了模型的正确性;使用d SPACE公司的Targe
推进农民工市民化,进而提振这一群体的消费需求,近年来已经成为学术界和政策层面关注的重点问题。本文从降低收入和支出的不确定性、改变消费观念和消费文化两个渠道分析了市
钢铁的产量和质量是衡量一个国家工业化发达程度的重要指标。钢铁工业是工业化发展的基础产业。随着现代生产水平的提高许多行业,例如汽车制造、航空航天以及房地产等对带钢板
在热电材料研究方面,CoSb3作为一种新型热电材料,因晶胞中含有两个较大的空隙,通过掺杂或填充稀土元素可以制成新型高性能热电材料,在能源危机日益加剧的今天而备受关注。稀
作为一种精密的滚动功能部件,工作过程中导轨副的性能会影响机床的加工精度,而现有金属滚柱直线导轨副工作时存在噪声大、振动大、对温升敏感和精度寿命短等不足。本文研究并设
本研究立足于深圳,但以政务微信传播以更普遍和一般意义上的发展策略为诉求。政策导向的内在要求和公共传播格局的新变化都使得政务微信传播的发展迫在眉睫。尤其是,政务微信
深静脉血栓形成,是骨科大手术后及长期卧床病人可能发生的严重并发症,若不及时疗,可导致病人患肢完全或部分功能丧失而致残,并可发生致命的肺栓塞。因此,在预防和治疗中,护理工作起
通过构建与计算江苏省基础教育优质均衡发展指标体系,本文定量描述了2002-2011年江苏省基础教育优质均衡发展的历程。计算结果表明,10年来,江苏省基础教育优质均衡发展水平显