液態(tài)置氫鈦合金凝固過(guò)程中組織演化的數(shù)值模擬.pdf

1、鈦合金以其優(yōu)良的高比強(qiáng)度和抗高溫蠕變性能在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。氫處理鈦合金是促使其加工性能和力學(xué)性能得到改善的一種特有的熱處理方式。氫處理多采用固態(tài)滲氫，而對(duì)合金錠的研究通常始于凝固。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)鑄件凝固過(guò)程的微觀組織模擬，可以降低消耗，作少量實(shí)驗(yàn)既可預(yù)測(cè)鑄件的凝固組織和推斷其力學(xué)性能，又可獲得主要的工藝參數(shù)與鑄件凝固組織的定量關(guān)系。因而數(shù)值模擬成為液態(tài)置氫鈦合金凝固過(guò)程組織演化研究的有效手段。
　　本論文對(duì)

2、Ti-6Al-4V合金液態(tài)置氫凝固過(guò)程中組織演化建立了合理的數(shù)學(xué)模型，并提出了置氫量與最大形核密度的關(guān)系式。并基于所建立的模型，采用宏微觀相結(jié)合的元胞自動(dòng)機(jī)方法，對(duì)在有/無(wú)自然對(duì)流、不同過(guò)熱度和不同置氫量的Ti-6Al-4V合金凝固過(guò)程組織演化進(jìn)行了模擬。模擬結(jié)果顯示：液態(tài)置氫能細(xì)化Ti-6Al-4V組織，而且隨著置氫量的增加，組織更加細(xì)小；自然對(duì)流作用可以使得組織更加細(xì)?。辉谳^小過(guò)熱溫度內(nèi)，Ti-6Al-4V合金組織為粗大的柱狀晶組織

3、，且隨著過(guò)熱度增加，明顯增大。過(guò)熱度超過(guò)一定的值，組織有細(xì)化的趨勢(shì)；液態(tài)置氫有利于等軸晶的形成，且等軸晶區(qū)域隨置氫量的增大而增大。
　　本文設(shè)計(jì)了在水冷銅坩堝真空感應(yīng)爐和真空非自耗電弧爐內(nèi)不同工藝條件的液態(tài)置氫實(shí)驗(yàn)，并詳細(xì)研究了在非自耗電弧爐內(nèi)進(jìn)行的Ti-6Al-4V合金液態(tài)置氫實(shí)驗(yàn)，分別獲得了在相同加熱時(shí)間，不同加熱電流I=100A、150A、200A和250A下和固定加熱電流為I=100A，不同加熱時(shí)間t=20s、25s和30