Ti-6Al-4V熔模精密铸造充型及凝固过程计算机模拟

应用自行开发的基于微机上运行的铸件凝固 /充型计算机模拟软件 ,对Ti-6Al-4V钛合金薄壁件精密铸造的充型及凝固传热过程进行了模拟分析 .应用自行安装的多通道钨铼热电耦温度数据计算机采集、分析系统 ,测定了该钛合金起吊接头精密铸件的凝固冷却曲线 ,获取了该合金有关的凝固参数 .对包括上述零件在内的钛合金薄壁件精密铸造的充型过程及凝固传热的温度分布进行了数值模拟 ,模拟计算与实测结果合理吻合 .基于该研究可对其精密铸造工艺进行优化设计 .     

Ti-48Al-2Nb-2Cr合金铸造收缩特性研究

目的 研究TiAl合金铸造过程的收缩特性。方法 采用Ti4822合金,通过设计长方体、圆柱体、回字形和环形4种典型结构,开展了熔模精密铸造工艺实验。结果 基础尺寸在10~80 mm时,Ti4822合金的自由线收缩率在3.11%~2.09%之间,受阻收缩比自由收缩低30%~50%左右,同时随着基础尺寸的增加,自由线收缩量增加,而收缩率呈降低趋势。结论 收缩数据和规律的获得,为TiAl合金铸件尺寸精度控制提供了基础数据。     

基于数值模拟的K418B高温合金精密铸件组织与性能研究

目的 探究高温合金调压铸造的充型凝固过程,研究调压铸造工艺对铸件组织缺陷和力学性能的影响规律,并验证数值模拟对实际生产指导的可靠性。方法 以某精密构件为研究对象,借助ProCAST数值模拟软件模拟了铸件的调压铸造充型凝固过程并对组织缺陷的形成进行了预测。对成形铸件的特征关键部位进行了取样,通过金相显微镜和扫描电子显微镜对铸态试样的微观组织进行了观察,借助准静态万能拉伸试验机测试了特征试样的室温和高温(750 ℃)拉伸性能,并对断口形貌进行了观察和分析。结果 数值模拟结果表明,金属液充型平稳,凝固过程基本符合自上而下的顺序凝固,铸件缺陷较少,缩孔体积分数仅为0.22%。实验结果表明,铸件的铸态组织为典型的树枝晶组织,晶粒尺寸细小均匀;二次枝晶间距较小,组织致密,缩松缩孔缺陷较少,这与数值模拟的结果吻合较好;铸件的平均抗拉强度超过900 MPa,最大伸长率为15%,该铸件具备较好的综合力学性能。结论 通过数值模拟方法指导铸造生产具有一定的可靠性,同时,通过调压铸造工艺可以生产出具有较好组织和力学性能的高温合金薄壁铸件。     

熔模精密铸造TiAl基金属间化合物研究进展

TiA1基金属间化合物作为一种新型轻质高温结构材料,在航空航天和汽车等领域具有广阔的应用前景。熔模精密铸造是当前普遍采用的制备TiAl基金属间化合物的方法。主要介绍了熔模精密铸造TiA1基合金的铸件以及型壳用粘结剂及耐火材料的发展现状,TiA1合金的熔炼技术及最新研究进展,并对TiAl基金属间化合物熔模精密铸造技术的不足进行了分析并提出了展望。     

ZL205A热壳精密铸造工艺研究

ZL2 0 5A合金以其优良的综合力学性能在航空航天工业中得到广泛的应用 ,但ZL2 0 5A合金的铸造工艺性能较差 ,一般适用于带冷铁的砂型铸造 ,在热壳精密铸造生产铸件时 ,对浇注工艺的要求很高 ,否则很容易出现疏松、缩松、气泡、表面缩陷等铸造缺陷 ,导致铸件质量和力学性能不合格 .本研究结合ZL2 0 5A的铸造性能特点 ,进行了ZL2 0 5A合金的热壳精密铸造研究 ,总结了浇注工艺参数和加压凝固工艺对ZL2 0 5A热壳精密铸件质量的影响 .     

氧和氮对TiAl合金精密热成形显微组织和力学性能的影响

TiAl合金因其密度低、比强度高,在700~900 ℃具有良好的耐氧化性、抗蠕变和疲劳性能等优点,是最具应用前景的耐高温结构材料。氧、氮原子在TiAl合金真空熔炼、精密铸造、粉末冶金和增材制造等精密热成形中的变化,对组织转变和性能的影响不可忽视,氧、氮原子使合金室温塑性降低,是限制其工程化应用的关键因素之一。介绍了氧、氮原子对TiAl合金在精密热成形过程中显微组织和力学性能的影响,并进一步阐述了热成形工艺参数与TiAl合金氧和氮含量之间的关系。     

铸造Al-Cu合金凝固缺陷研究现状

铸造Al-Cu合金的凝固缺陷严重影响了铸件的性能,控制或消除凝固缺陷对提高铸件成品率有重大意义。综述了铸造Al-Cu合金在工程中出现的常见凝固缺陷,如偏析、热裂、显微疏松、缩孔等。重点分析了各类缺陷的形成机理与特点,从合金化、熔铸工艺、热处理工艺、数值模拟等角度提出了减少铸造Al-Cu合金凝固缺陷的方法。     

大型立柱铸造工艺设计及模拟理论

主要研究大型立柱铸造过程的数值模拟仿真及工艺优化。计算机数值模拟作为新兴产业主要针对中小铸件进行模拟仿真,但对于大型立柱铸件的数值模拟经验极少,大型立柱铸造过程的数值模拟仿真及工艺优化对于凭经验浇注为主的大型铸件铸造具有科学理论指导意义。     

工艺参数对真空吸铸TiAl基合金连杆铸造过程的影响

本文利用底漏式真空吸铸方法制备TiAl合金汽车发动机连杆铸件,并研究了吸铸工艺参数对铸造过程的影响.分别采用了金属型芯金属模具、陶瓷芯金属模具以及陶瓷型壳进行性吸铸实验,研究了不同的吸铸参数对连杆铸件的成形性影响.得到了TiAl合金底漏式真空吸铸的优化工艺参数,初步获得了形状完整的连杆件.     

TiAl合金精密铸造及定向凝固用耐火材料的研究现状

TiAl金属间化合物具有低密度、高弹性模量、高比强度、良好的抗高温蠕变和抗高温氧化性能,被认为是极具潜力的高温结构材料,在航空航天及汽车发动机领域具有广阔的应用前景,特别是经定向凝固得到的TiAl合金在综合力学性能方面可得到良好的配合。然而,TiAl合金熔体由于具有高的化学活性,会与所有已知的耐火材料发生不同程度的化学反应,限制了其定向凝固铸件的生产和应用。首先回顾了TiAl合金的熔炼技术,然后对TiAl合金精密铸造及定向凝固用耐火材料的研究现状进行了总结,在此基础上提出了一种新型的TiAl合金定向凝固用BaZrO3耐火材料,并展望了其今后的发展。     

精密铸件反重力铸造凝固组织与缺陷控制研究进展

镍基高温合金、钛合金和铝镁合金等精密铸件是航空航天重大装备中重要的热端部件,目前,更高的使用温度、更大的构效比和更高的机动性等航空航天装备建设的需求,促使精密铸件向大型化、复杂化和薄壁化方向发展。反重力铸造技术具有充型稳定、压力可控等优点,是生产优质精密铸件的理想方法。早在20世纪70年代,国外就能够利用反重力精密铸造技术制造大型精密铸件。近年来,我国一些高校和研究院所也相继在反重力铸造方面开展了大量研究,在铝镁轻合金方面积累了大量经验,也具备了小批量生产能力。目前,国内的产品技术水平与国外还有一定的差距,特别是在高温合金反重力铸造方面,国内还处于起步阶段。在精密铸造过程中,疏松、裂纹、变形和尺寸超差等各类铸造缺陷的形成严重影响了铸件的使用性能,降低了铸造产品的合格率。基于此,结合反重力铸造工艺原理及技术特点,概述了反重力铸造技术的应用现状,详细综述了精密铸件反重力铸造过程中组织、缺陷的形成规律和重要的铸造缺陷预测模型,并对反重力铸造技术的发展趋势进行展望。     

铸造用TiAl母合金制备技术研究进展

目前,新型轻质高温结构材料TiAl合金铸造部件已经进入工业化生产阶段,急需工业级铸造用TiAl母合金的制造技术和评估体系作为支撑。结合了钢铁研究总院铸造TiAl合金工程化研究和应用成果,概述了国内外铸造TiAl合金材料和部件的工程化应用现状,在此基础上,提出了铸造TiAl母合金的化学成分、规格等技术要求,并进一步对比分析了2次自耗熔炼、自耗熔炼+凝壳熔炼、自耗熔炼+凝壳熔炼+自耗熔炼等母合金制备工艺的优缺点,最后提出了工业级铸造TiAl母合金的技术发展方向。     

铝合金汽车转向节精密铸造工艺研究

目的 对某铝合金汽车转向节的精密铸造工艺进行设计与优化研究,以得到合格的铝合金汽车转向节的精密铸造工艺方案。方法 结合铝合金转向节铸件的结构特征、铸件材料特性和铸造经验,在转向节铸件主体部和鹅颈部各开设一个内浇口,设计了铝合金转向节初始浇注方案;通过在初始工艺方案中铸件缺陷较严重的区域设置补缩冒口、在铸件顶部增设排气道等措施给出了铝合金汽车转向节的优化浇注方案,基于ProCAST软件建立了铝合金转向节精密铸造2种浇注方案的有限元模型,对铝合金转向节精密铸造的充型过程、凝固过程及缩孔缩松特性进行了数值模拟与分析。结果 铝合金转向节铸件初始浇注方案的充型过程相对稳定流畅,铸件在凝固过程中有孤立液相区的形成,完全凝固后铸件中间部位存在大面积缩松缩孔缺陷;优化浇注方案能够控制金属液的流动、充型顺序及凝固特性,铸件的整个凝固过程基本呈中间对称分布,最后凝固区域位于补缩冒口内部,最大缩孔缩松率控制在2%以下。结论 优化浇注方案的设计合理且有效,能够有效地消除铝合金转向节铸件的缺陷。     

钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺优化设计

目的 对钛合金阀体件“一模多件”铸造工艺进行优化研究,达到降低成本、保证铸件产品质量的目的。方法 以ZTA2钛合金阀体件为研究对象,基于零件壁厚范围较宽的结构特点、零件的技术要求与生产实际现状,结合经验分析及数值模拟仿真技术进行铸造工艺设计。结果 确定分型面和浇冒口的设计,在热节点及孤立液相区域设置补缩冒口,通过数值模拟对铸件模拟结果的缩孔缩松情况进行分析,优化冒口的设计,增加补缩通道,最终确定合理的“一模多件”开放式浇注系统。对于“一模多件”铸造工艺,通过合理设计浇注系统,可以有效保证浇注过程中各层铸件的平稳浇注。浇注系统宜采用开放式的浇注系统,直浇道、横浇道、内浇口的截面积比例为1∶2∶4。结论 采用机加工石墨型铸造,在真空凝壳炉完成熔炼,在浇注温度为1 770 ℃、模壳预热温度为200 ℃的情况下,采用重力浇注的形式在真空凝壳炉中铸造生产出钛合金阀体件,所获得的铸件无铸造缺陷,其成分和力学性能均满足质量要求。研究结果表明,在铸造过程中使用数值模拟技术可以优化铸造工艺设计,缩短产品试制周期,大大提高生产效率。     

复杂薄壁铝合金精铸件浇铸工艺研究

以某一复杂,薄壁零件为对象,根据铸造过程数值模拟的结果,优化工艺参数和浇注方案,采用真空吸铸,加压凝固技术,研制出形状完整,冶金质量符合要求的铸件。     

熔模精密铸造技术研究进展

熔模精密铸造是一种原料利用率高的近净成形技术,适合难加工类零件和复杂薄壁件的精密成形,是航空航天、先进制造等领域高附加值精密部件的重要生产技术。以高温合金、钛合金和钛铝金属间化合物为例,概述了熔模精密铸造技术在航空发动机叶片领域的应用,综述了型壳材料与型芯成形等技术的发展历史与研究现状。主要围绕耐火材料介绍了高温合金、钛合金等金属精密铸造型壳技术的特性与优缺点,重点介绍了氧化物陶瓷型壳的发展情况,最后结合金属-陶瓷界面反应和铸件氧含量控制这两个突出问题,评述了熔模精密铸造技术目前存在的难题与发展前景。     

基于数值模拟的杆状钛合金铸件熔模铸造工艺研究

根据杆状钛合金铸件的结构特点,分别采用顺序凝固理论和均衡凝固理论设计浇注系统,并利用数值模拟方法对两种浇注系统进行了仿真,分析了杆状钛合金铸件的温度场、应力场情况,确定了利用均衡凝固理论的铸造方案适合生产该铸件,根据模拟结果,对铸造工艺方案进行优化模拟。采用优化后的铸造工艺方案生产铸件,获得了合格的符合客户需求的杆状钛合金铸件。      

高温合金扩压器整体精铸过程的数值模拟及工艺优化

为了完成某航空发动机扩压器部件的整体精密铸造,提高铸造的合格率,降低铸造成本,采用ProCAST数值模拟技术对铸造过程进行了模拟.模拟结果表明:当型壳采用保温毡包裹,保温温度为1 050℃时,铸件下端加强筋附近出现了分散状的缩松;对出现疏松的部位采用铁砂制备型壳,熔注时型壳下部采用河砂保温,型壳上部仍然采用保温毡进行保温,保温温度改为1 100℃,模拟出铸件加强筋部位的疏松缺陷减少,甚至消失.实物熔注结果表明,采用ProCAST软件对扩压器铸件精铸工艺参数的模拟结果与实物浇注缺陷吻合.     

真空精密铸造炉的发展与展望

本文介绍了用于生产高温合金铸件的真空精密铸造炉,同时归纳了真空精密铸造炉的结构形式与技术重点。阐述未来真空精密铸造炉可能的发展方向。     

新型耐磨导卫板制备及性能分析

本工作所制备的导卫板,其工作部位由耐磨合金粉与树脂混匀压制成预制块,然后用消失模铸渗工艺浇铸而成,其中基体为45号钢,该工艺既减少了合金的使用,又提高了铸件表面质量;用View-cast软件对相应的铸造工艺进行数值模拟,模拟显示有铸造缺陷,工艺优化后导卫板的铸造缺陷明显减少;通过对合金耐磨层试样进行显微组织分析,发现合金铸渗层碳化物分布均匀,渗层组织致密,界面结合良好;摩擦磨损实验表明,该合金层的耐磨性很好,洛氏硬度高达80HRA,高于导卫板常用的耐磨材料。