Ti48Al2Cr2Nb合金鑄件應(yīng)力和變形的數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著航天、航空技術(shù)及汽車工業(yè)的飛速發(fā)展,對輕質(zhì)耐熱高強度材料提出了越來越高的要求。TiAl基合金作為一種新型的輕質(zhì)、耐熱、高強度材料,得到了廣泛的關(guān)注。但它也有一些缺點,如延伸率較低,難以制備復(fù)雜零件,特別是對于制造薄壁件,容易由于其內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力過大而發(fā)生表面變形和開裂的現(xiàn)象。
　　本文采用ProCAST鑄造模擬軟件的模擬分析技術(shù)和實驗方法,對Ti48Al2Cr2Nb合金鑄件的充型、凝固、冷卻過程中的溫度場和應(yīng)力場進行了數(shù)值模擬研

2、究,從而分析研究了其在鑄造過程中的應(yīng)力和變形的變化。通過查閱文獻、實驗測定以及ProCAST鑄造模擬軟件本身的計算,確定了模擬鑄造過程所需的各種物性參數(shù);為以后運用ProCAST鑄造模擬軟件對鑄件進行的數(shù)值模擬計算建立了比較完整的材料數(shù)據(jù)庫、應(yīng)力數(shù)據(jù)庫;并根據(jù)換熱系數(shù)、邊界條件等因素確立了界面數(shù)據(jù)庫和邊界條件數(shù)據(jù)庫。
　　通過對柵格結(jié)構(gòu)鑄件的模擬分析實驗,得到了鑄件產(chǎn)生的應(yīng)力與變形受到金屬液的澆注溫度、型殼的預(yù)熱溫度、鑄造設(shè)備的離

3、心轉(zhuǎn)速的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明:適當?shù)慕饘僖簼沧囟?過熱150℃),高的型殼預(yù)熱溫度,低的鑄造設(shè)備離心轉(zhuǎn)速,可以降低鑄件內(nèi)部的等效應(yīng)力產(chǎn)生,并可減少裂紋產(chǎn)生的趨勢。這三個因素中,金屬液的澆注溫度影響最大,型殼的預(yù)熱溫度次之,鑄件設(shè)備的離心轉(zhuǎn)速影響最小。
　　對發(fā)動機葉片的鑄造過程,分析不同澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu),不同鑄造工藝參數(shù)對其應(yīng)力與變形的影響,得到最優(yōu)工藝方案。采用底注式澆注系統(tǒng)、重力鑄造方法是最好的鑄造方式,其最優(yōu)工藝方案為:金屬