γ—TiAl增压涡轮近净形铸造过程实验研究

γ－TiAl金属间化合物的成形工艺是材料成形领域的前沿领域和研究热点，本研究采用水冷铜坩埚真空感应凝壳技术和熔模型壳离心浇注的铸造方法制备γ－TiAl增压涡轮，通过改善冒口工艺获得了健全的γ－TiAl涡轮铸件，分析了γ－TiAl增压涡轮的凝固过程和收缩缺陷产生原因，结果表明，增大冒口与然件的模数之差以及冒口与铸件的体积之比有利于减少及消除涡轮铸件的收缩缺陷，为给数值模拟研究提供热物性参数，针对涡轮铸件用钛铝合金，实验测试了合金的热膨胀系数，比热和热导率等物性参数，其与温度的关系分别为：α1=8.10651 0.0073T-2.97619E-6T^2,Cp=668.28158-0.013T 1.11905E-4T^2;λ=19.82252-0.02781T 6.5197E-5T^2-3.21096E-8T^3.     

高Nb-TiAl增压涡轮熔模铸造过程数值模拟

采用Procast铸造模拟软件模拟了两种浇注方式(顶注式与侧注式)下的Ti-45Al-8Nb合金增压涡轮重力及离心铸造工艺过程。结果显示,在重力铸造条件下,两种浇注方式均存在浇不足缺陷。侧注式较顶注式充填率高。铸件的充型率与模壳的预热温度成正比,即提高模壳的预热温度可以有效增加充型率。在离心浇注(400 r/min)时,两种浇注方式均能使金属液充满型腔。顶注式铸件的缩孔、缩松存在于增压涡轮心部,而侧注式则分布于涡轮片中,并且顶注式的缩孔、缩松缺陷体积比侧注式大很多。     

TiAl合金增压涡轮断裂分析

某TiAl合金增压器涡轮在超速试验转速达8.6×104r/min时发生断裂失效。通过对失效的TiAl合金增压涡轮及涡轮叶片断口进行宏、微观观察及分析,以确定其失效原因。结果表明：涡轮和涡轮叶片断口的断裂特征主要由沿层断裂及穿层断裂组成;涡轮断裂是从增压器涡轮和涡轮轴颈相连接的圆弧过渡区域处的铸造疏松起源并发生断裂;涡轮断裂失效与层取向、铸造缺陷、圆弧过渡及离心力有关。     

K418合金车用增压涡轮熔模铸造过程数值模拟及热裂预测

针对K418合金车用增压涡轮铸件极易出现热裂缺陷的现象,结合工厂实际生产条件,应用ProCAST铸造模拟软件对K418合金车用增压涡轮的充型过程、凝固时间以及凝固过程中的温度场、缩孔缩松形成过程和应力场进行了模拟。基于分析的结果,预测了涡轮中存在的热裂缺陷,模拟结果与实际生产情况吻合良好。分析结果表明,涡轮叶梢处容易产生热裂纹的主要原因是凝固过程中热应力不均引起的。     

重型燃气轮机叶片熔模铸造过程数值模拟

随着重型燃气轮机的日益发展,对于叶片的热强性提出了极为苛刻的要求。重燃叶片形状复杂且厚大,叶身部位为复杂内腔的薄壁结构,极易出现缩孔、缩松缺陷。为了研究缺陷形成规律,改进其工艺方案,基于有限元法,对充型、凝固过程中的流场、温度场演变及缩孔、缩松形成过程进行了仿真。计算结果显示,原有工艺充型过程中液流有可能在叶盆中部汇合,容易在此处形成卷气。由于榫头上部内浇道较薄,先凝固,造成从冒口向榫头下部的补缩通道阻塞,两种浇注系统均在榫头部位出现缩孔或缩松。对相应工艺进行了实际浇注,试验得到的缩孔、卷气情况与模拟结果吻合。为避免缺陷,应改进原来的浇注系统,在合适的位置设计较大的内浇道。     

碎纸刀熔模铸造充型凝固过程数值模拟

熔模铸造薄壁复杂零件时,由于工艺参数选择不当,常常导致铸件出现缩松、裂纹和变形等缺陷,降低了成品合格率。针对熔模铸造工艺参数多且又相互影响的特点,运用有限元法对铸造过程进行数值模拟,研究各个工艺参数对铸造质量的影响,预测可能会出现的铸造缺陷,确定最佳工艺方案。以碎纸刀为例,介绍了熔模铸造充型凝固过程温度场和应力场的分布情况,研究合金充型速度对熔模铸造质量的影响。     

调节片熔模铸造过程的应力数值模拟

采用商用软件ProCAST对调节片熔模铸造过程的应力进行数值模拟,分析调节片凝固过程中的应力变化情况,结果表明:裂纹缺陷处应力较大,凝固较慢。针对调节片裂纹的成因,提出在裂纹处增加内浇道的改进工艺方案,并对其在改进工艺下的铸造应力进行数值模拟。模拟结果表明:改进方案可明显减小原方案裂纹处的应力,消除该处裂纹缺陷,提高产品合格率。实际生产表明:改进方案明显消除了原方案的裂纹缺陷,合格率提高了30%。     

熔模铸造过程数值模拟--国外精铸技术进展述评(11)

20世纪90年代以来，国外一大批商业化铸造过程数值模拟软件的出现，标志着此项技术已完全成熟并进入实用化阶段，有相当一部分已成功地用于熔模铸造。其中，AFSolid（3D）（美国）、PASSAGF／POWERCAST（美国）、MAGMA（德国）、PAM-CAST（法国）、ProCAST（美国）等最具代表性。尤其值得一提的是由美国UES公司开发的ProCAST和美国铸造师协会（American Foundrymen’s Society）开发的AFSolid（3D），它们代表了2种不同类型的软件系统。     

重型燃机叶片熔模铸造过程的数值模拟

采用Procast软件模拟计算重型燃机叶片熔模铸造过程的温度场,对凝固过程进行了分析,研究了不同的浇注温度对叶片缩松的影响.结果表明,随着浇注温度提高,叶根、叶身处缩松均减少.通过在型壳适当的位置加冷铁、包裹保温棉,可以显著地减少叶片的缩松.对模拟得到的较优工艺进行试验验证,叶片缩松的位置、变化规律与模拟结果相吻合.     

重型燃气轮机叶片熔模铸造凝固过程数值模拟

建立了重型燃气轮机叶片真空熔模铸造凝固过程的数理模型,对不同工艺下凝固过程的温度场、糊状区演变及缩孔、缩松形成过程进行了仿真,研究了缺陷形成规律.结果显示,原有工艺下,两种浇注系统均在榫头部位出现缩孔或缩松,与实验结果吻合.采用定向凝固工艺可以避免重燃气轮机叶片产生铸造缺陷.     

DZ40M钴基合金铝化物涂层的循环氧化

以新型定向凝固钴基高温合金ＤＺ４０Ｍ为基体,研究其低压化学气相沉积铝化物涂层的循环氧化行为,发现该涂层具有较高的抗循环氧化性能,涂层与基体结合良好。涂层退化主要是由外表面氧化膜的愈合消耗Ａｌ源所造成,沉积渗剂中加入Ｔｉ可加速涂层的退化。     

Numerical Simulation Research of Investment Casting for TiB2/A356 Aluminum Base Composite

研究了TiB2/A356铝基复合材料的某航空零件熔模精密铸造性能。根据该复合材料的各热物性参数和TiB2体积分数的关系,结合Pro CAST软件对其数据库进行二次开发,建立了体积分数为10%的TiB2/Al铝基复合材料的热物性参数随温度变化的关系。对某航空薄壁零件进行熔模铸造模拟,模拟结果显示:通过提高A356浇注温度、浇注速度和在浇口与冒孔周围添加保温材料措施,使零件表面的缩孔、缩松缺陷得到解决。     

电流密度对电结晶羟基磷灰石生物涂层性能的影响

改变电流密度在钛合金表面电结晶出磷酸钙预涂层,经碱液处理转变为羟基磷灰石（ｈｙｄｒｏｘｙａｐａｔｉｔｅ,ＨＡ）。扫描电镜（ＳＥＭ）,Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）分析及拉伸实验与模拟体液实验表明：小电流密度预涂层为致密片状ＣａＨＰＯ４－２Ｈ２Ｏ,随电流密度增加涂层为疏松、细针状Ｃａ３（ＰＯ４）２－ｎＨ２Ｏ,但经过碱液处理都转变为羟基磷灰石;羟基磷灰石涂层的拉伸强度随电流密度增加而降低,在模拟体液中的溶解较弱     

纯金材料电化学抛光工艺研究

提出一种在氰化物基电解液中纯金材料的电化学抛光方法。讨论了电解液组成和阳极电流密度对纯金材料表面光亮度的影响。实验结果表明：采用氰化物基电解液,阳极电流密度控制在３５Ａ／ｄｍ＾２,温度３０℃～４０℃,抛光时间２ｍｉｎ～５ｍｉｎ,可使表面光亮度提高到原来的两倍多。     

玻璃或石墨润滑剂在TC4合金高温变形过程中的行为研究

采用圆环压缩法,研究了Ａ５玻璃和石墨在ＴＣ４钛合金高温变形过程中的润滑性能。结果表明：用Ａ５玻璃作润滑剂,摩擦因子ｍ随温度的升高而减小,但在应变速率小于０．０５ｓ＾－１,温度高于９５０℃时,ｍ随温度的升高而增大;温度低于９５０℃时,应变速率对ｍ影响不大,而温度高于９５０℃时,ｍ随应变速率的增大而减小。用石墨作润滑剂时,摩擦因子ｍ随温度的升高和应变速率的减小而增加。     

SiC连续纤维增强钛基复合材料研究

采用SCS－6 SiC连续纤维和箔－纤维－箔法制备SiC长纤维增强的TC4和Ti40基复合材料，研究复合材料的微观组织结构，结果表明：采用925℃的固化工艺制备长纤维SiC/TC4 和SiC/Ti40复合材料是合适的；SiC/TC4和SiC/Ti40复合材料的界面反应层厚度分别为0．8μm和0．6μm，基体与纤维的界面结合良好，在SiC/Ti40复合材料两纤维间区域存在TiC析出物。     

Mo-La_2O_3烧结坯间隙杂质的研究

通过扫描电镜 (SEM)、电子探针 (EPMA)、X射线衍射 (XRD)及俄歇电子能谱 (AES)研究了 Mo- La2 O3烧结坯中的间隙杂质。结果表明 :L a2 O3的加入提高了烧结钼坯的抗弯强度和韧性。间隙杂质不仅存在于 Mo中 ,而且在 La2 O3粒子表面吸附 ,使晶界杂质浓度降低。     

TiO2／PSS自组装薄膜的光催化性能

利用静电自组装工艺在石英衬底上制备了结构有序的TiO2／PSS纳米复合膜，并采用UV-Vis-NIR分光光度计、原子力显微镜(AFM)对复合膜的结构与光催化性能进行了深入的研究。结果表明：有序多孔TiO2颗粒膜具有良好的光催化性能，能够在短时间内降解掉复合膜中有机成分，烧结处理薄膜的光催化性能明显优于紫外照射处理的样品。     

碳化La_2O_3-Mo阴极材料的高温XPS研究

采用高温 X射线光电子能谱 (XPS)对碳化 La2 O3- Mo阴极材料表面 La的价态进行了研究。结果表明 ,材料中的 La2 O3可以被 Mo2 C还原成单质 La。单质 La的结合能高于 La2 O3的结合能。从实验上证实单质 La3d5/2的结合能为 835.96e V,并首次给出单质 La3d3/2结合能实验数值为 852 .2 3e V。