發(fā)布時間：2021-07-03 12:27

　　顆粒增強型復(fù)合材料因其具有良好的耐高溫、抗腐蝕、熱膨脹系數(shù)低和較高的比強度、比模量等特點,近年來受到材料研究者們的密切關(guān)注,特別是在航空航天、汽車零部件生產(chǎn)、電子封裝等領(lǐng)域的使用需求與日俱增。本文以TiB2/Al復(fù)合材料某葉輪鑄件的熔模鑄造工藝為研究對象,針對實際鑄造生產(chǎn)中葉輪鑄件出現(xiàn)的熱裂缺陷,采用商業(yè)鑄造分析軟件ProCAST對其鑄造過程的應(yīng)力場、流場和溫度場等進(jìn)行模擬分析。通過觀察鑄件鑄造全過程,預(yù)測并分析鑄件熱裂缺陷產(chǎn)生的位置和原因,并對原有的初始澆注工藝方案進(jìn)行工藝優(yōu)化。通過反復(fù)模擬實驗,確定最佳工藝方案,以達(dá)到消除該種材料葉輪鑄件存在熱裂缺陷的目的。由于ProCAST軟件自身的材料數(shù)據(jù)庫中缺乏有關(guān)TiB2/Al材料的熱物性與力學(xué)性能參數(shù),且該種材料性能參數(shù)在固液兩相區(qū)的測量工作十分困難。本文借助顆粒增強型復(fù)合材料性能參數(shù)計算公式,并依據(jù)Ti B2顆粒與A356合金各自的熱物性和力學(xué)性能參數(shù)隨溫度的變化關(guān)系,建立了體積分?jǐn)?shù)Vp為10%的TiB2/Al材料數(shù)據(jù)庫,用于該種材料下葉輪鑄件鑄造過程的數(shù)值模擬研究。為驗證建立的ProCAST中10%TiB2/Al材料數(shù)據(jù)庫的可靠性,以... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：76 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題背景與意義
    1.2 顆粒增強型復(fù)合材料
        1.2.1 顆粒增強型復(fù)合材料研究現(xiàn)狀
        1.2.2 顆粒增強型復(fù)合材料制備方法
        1.2.3 顆粒增強型復(fù)合材料力學(xué)性能的影響因素
    1.3 鑄造應(yīng)力場模擬技術(shù)
        1.3.1 鑄造CAE模擬技術(shù)簡介
        1.3.2 鑄造CAE模擬技術(shù)發(fā)展趨勢
        1.3.3 鑄造過程應(yīng)力場模擬分析的研究現(xiàn)狀
    1.4 熔模鑄造工藝
        1.4.1 熔模鑄造工藝簡介
        1.4.2 熔模鑄造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀
    1.5 課題研究目的及主要內(nèi)容
        1.5.1 課題研究目的
        1.5.2 課題研究的主要內(nèi)容
第二章 工藝方案設(shè)計與實驗方法
    2.1 引言
    2.2 葉輪鑄件結(jié)構(gòu)分析與前處理參數(shù)確定
        2.2.1 葉輪鑄件結(jié)構(gòu)分析與模型建立
        2.2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計與型殼網(wǎng)格劃分
        2.2.3 前處理運行參數(shù)的確定
    2.3 TiB_2/Al復(fù)合材料性能參數(shù)研究
        2.3.1 TiB_2/Al復(fù)合材料熱物性參數(shù)研究
        2.3.2 TiB_2/Al復(fù)合材料高溫力學(xué)性能參數(shù)研究
    2.4 ProCAST軟件簡介
        2.4.1 ProCAST功能和模塊應(yīng)用特點
        2.4.2 ProCAST應(yīng)力場數(shù)理基礎(chǔ)與求解算法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 TiB_2/Al葉輪鑄件熔模鑄造數(shù)值模擬分析
    3.1 引言
    3.2 初始工藝方案的模擬與分析
        3.2.1 溫度場模擬與分析
        3.2.2 應(yīng)力場模擬與分析
        3.2.3 實驗結(jié)果與模擬對比分析
    3.3 工藝方案優(yōu)化與對比分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 熔模鑄造實驗與材料組織觀察
    4.1 引言
    4.2 TiB_2/Al葉輪鑄件熔模鑄造澆注實驗
        4.2.1 壓型設(shè)計
        4.2.2 蠟?zāi)２牧线x用與制備
        4.2.3 型殼材料選用與制備
        4.2.4 型殼脫蠟與焙燒
    4.3 TiB_2/Al復(fù)合材料制備與澆注實驗
        4.3.1 實驗材料與設(shè)備
        4.3.2 材料制備工藝過程
        4.3.3 澆注實驗與結(jié)果分析
    4.4 鑄件裂紋檢測與微觀組織觀察實驗
        4.4.1 鑄件熱裂檢測實驗
        4.4.2 鑄件材料微觀組織觀察實驗
    4.5 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 本課題的主要工作與總結(jié)
    5.2 研究中存在的問題與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀學(xué)位期間發(fā)表的論文


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]液態(tài)金屬冷卻法制備重型燃機定向結(jié)晶空心葉片凝固過程的實驗與模擬[J]. 盧玉章,席會杰,申健,鄭偉,謝光,樓瑯洪,張健.  金屬學(xué)報. 2015(05)
[2]快速成型技術(shù)在熔模精密鑄造中的應(yīng)用[J]. 張建平,高飛,王玲玲.  新技術(shù)新工藝. 2014(03)
[3]顆粒形狀對復(fù)合材料拉伸力學(xué)行為影響的有限元模擬[J]. 肖新華,藺紹江,殷亞軍.  熱加工工藝. 2013(20)
[4]碳化硅顆粒增強鋁基復(fù)合材料研究現(xiàn)狀與展望[J]. 王行,謝敬佩,郝世明,王愛琴.  稀有金屬與硬質(zhì)合金. 2013(03)
[5]多元多相合金凝固微觀組織相場法模擬研究進(jìn)展[J]. 孫瑞霞,王錦程,李俊杰.  鑄造. 2012(09)
[6]LMC法制備定向重型燃機葉片的組織性能研究[J]. 姜祥偉,李輝.  鑄造技術(shù). 2012(07)
[7]調(diào)節(jié)片熔模鑄造過程的應(yīng)力數(shù)值模擬[J]. 洪耀武,王鐵軍,韓大平,許慶彥,柳百成.  中國有色金屬學(xué)報. 2012(07)
[8]K418合金車用增壓渦輪熔模鑄造過程數(shù)值模擬及熱裂預(yù)測[J]. 石照夏,董建新,張麥倉,鄭磊.  鑄造. 2012(06)
[9]陶瓷顆粒增強鋁基復(fù)合材料的工業(yè)制備與應(yīng)用[J]. 譚俊,鄭開宏,鄧運來,王娟.  材料導(dǎo)報. 2012(S1)
[10]原位自生TiB2/A356復(fù)合材料拉伸行為的細(xì)觀分析[J]. 徐建明,王斐霏,王浩偉,蘇躍增.  材料導(dǎo)報. 2012(06)

碩士論文
[1]基于MATLAB平臺有限單元法的鑄造熱應(yīng)力場數(shù)值模擬[D]. 向智.華中科技大學(xué) 2011
[2]A356合金鑄造熱應(yīng)力數(shù)值模擬及熱裂紋預(yù)測[D]. 趙征偉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[3]鋁合金熔模精密鑄造工藝研究[D]. 王軍鋒.浙江工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3262580