汽车排气阀用高铌钛铝基合金的研究

发布时间：2023-03-06 18:18

　　高铌钛铝合金具有低密度、高比强度、高杨氏模量、出色的抗氧化和抗蠕变能力以及优异的抗疲劳和耐腐蚀性能,更为重要的是在高温下它依然保持着这些优异的性能。因此,其被认为是航空、航天和汽车发动机用轻质耐热结构件材料中极具发展潜力的材料,具有广阔的应用前景。但由于钛铝基合金室温塑性差、高温反应性强、加工制造难度大,零件生产成本高等缺点,阻碍了其批量生产和实际应用。本文首先对钛铝合金精密铸造用氧化物陶瓷模壳制备工艺进行研究,选用氧化锆和锆溶胶为原料配制面层浆料,并研究面层浆料的粘度和流变性变化规律,同时解决了模壳脱蜡时容易开裂问题。然后,采用有限元铸造模拟软件ProCAST对高铌钛铝基合金排气阀的熔模铸造过程进行数值模拟并预测了铸件中可能存在的缩孔缩松缺陷。最后,采用熔模铸造和离心铸造相结合的方法成功浇注出形状完整的高铌钛铝合金排气阀铸件,观察了实际浇注出的排气阀铸件中存在的宏观缺陷并与模拟结果进行对比;并进行了微观组织分析,结合相图讨论了其凝固路径。研究结果表明,实验过程中用氧化锆粉和锆溶胶所配制的面层浆料粘度随着粉液比的增大而逐渐增大,面层浆料搅拌过程中随着搅拌时间的延长粘度先下降随后增大,而...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 TiAl基合金的国内外发展现状
        1.2.1 TiAl基合金的国外研究进展
        1.2.2 TiAl基合金的国内研究进展
        1.2.3 TiAl基合金应用进展
    1.3 汽车用排气阀的发展
        1.3.1 排气阀工作环境
        1.3.2 排气阀材料
    1.4 TiAl基合金的精密铸造技术
        1.4.1 加工工艺
        1.4.2 熔模精密铸造和离心铸造
        1.4.3 精密铸造过程中面临的挑战
    1.5 选题意义和主要研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 主要研究内容
第2章 实验材料及方法
    2.1 实验方案设计
    2.2 蜡模的设计
    2.3 合金成分设计
    2.4 主要实验设备
    2.5 样品测试分析
        2.5.1 样品制备
        2.5.2 测试分析方法
第3章 陶瓷型壳制备工艺研究
    3.1 引言
    3.2 陶瓷模壳材料的选择
        3.2.1 蜡料的选择
        3.2.2 耐火材料的选择
        3.2.3 粘结剂的选择
        3.2.4 添加物的选择
    3.3 面层浆料性能分析
        3.3.1 粘度测试
        3.3.2 浆料粘度随剪切速率变化规律
        3.3.3 浆料粘度随搅拌时间的变化规律
    3.4 型壳制备工艺
        3.4.1 蜡模制备与组装
        3.4.2 涂料的配制
        3.4.3 型壳的涂挂及撒砂
        3.4.4 型壳的干燥和硬化
        3.4.5 型壳脱蜡工艺研究
        3.4.6 模壳焙烧
    3.5 本章小结
第4章 高Nb-TiAl合金排气阀铸造过程数值模拟
    4.1 引言
    4.2 铸造模拟理论基础
    4.3 数值模拟过程
        4.3.1 三维模型建立和网格划分
        4.3.2 铸造工艺参数设置
    4.4 模拟结果与分析
    4.5 本章小结
第5章 高Nb-TiAl基合金排气阀的浇注成型与分析
    5.1 引言
    5.2 合金的熔炼与浇注
        5.2.1 合金配料
        5.2.2 合金熔炼与浇注
        5.2.3 充型过程分析
    5.3 铸件宏观缺陷分析
    5.4 微观组织观察与分析
    5.5 本章小结
第6章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间论文发表及科研情况



本文编号：3757146