IN718合金熔模精铸3D-Kagome结构的数值模拟

摘要

3D-Kagome夹芯结构是近年来提出的一种力学性能十分优异的新型点阵夹芯结构。与金字塔型、四面体型芯子结构相比，3D-Kagome芯子结构有更高的强度、更好的抗屈曲性能和各向同性特性。
　　本文以3D-Kagome夹芯结构为研究对象，采用AnyCasting铸造模拟软件对Inconel718镍基高温合金熔模精密铸造3D-Kagome夹芯结构的过程进行数值模拟仿真，分析了浇注系统、型壳预热温度及浇注温度对铸件成形性的影响，并研究了合金的显微组织及力学性能。
　　针对3D-Kagome结构的特点，设计了3种缝隙式浇注系统，分别对3种浇注系统的充型凝固过程进行数值模拟，并采用Niyama判据对凝固过程中可能产生的缩孔、缩松缺陷进行了预测分析。
　　Inconel718镍基高温合金的充型及凝固过程的缺陷预测表明，同一种浇注系统，在型壳预热温度不变的条件下，缺陷出现的概率随着浇注温度的提高而降低，但是浇注温度过高，出现缺陷的概率反而更高；在浇注温度不变的条件下，型壳预热温度提高有利于铸件的成形，但是过高的型壳预热温度增大了缩孔、缩松缺陷的趋势；随着缝隙式浇道的宽度及浇道数量的增加，出现缺陷的概率亦随之减少。
　　因此对浇注系统、型壳预热温度及浇注温度进行了正交实验分析，发现采用双缝隙式浇注系统，浇注温度为1460℃，型壳预热温度为860℃的情况下，缺陷出现的概率最小。本文在优化后的工艺参数条件下，用Inconel718镍基高温合金对3D-Kagome结构进行真空熔模精密铸造，浇注后的铸件充型完好，表面光滑。

目录

IN718合金熔模精铸3D-Kagome结构的数值模拟

The Numerical Simulation for Investment Precision Casting of 3D-Kagome Truss Core of IN718 Alloy

摘要

Abstract

第1章绪论

1.1课题背景及研究的目的和意义

1.2高温合金的发展概况

1.3点阵夹芯结构的研究现状

1.4铸造过程计算机数值模拟的发展

1.5本文主要研究内容

第2章实验材料及实验方法

2.1陶瓷型壳材料的制备

2.23D-Kagome结构及浇注系统设计

2.3Inconel718合金

2.4本章小结

第3章3D-Kagome结构熔模精铸过程数值模拟

3.1引言

3.2数值模拟软件的数学模型

3.3数值模拟参数及初边值条件设定

3.43D-Kagome结构熔模精密铸造数值模拟

3.5工艺参数优化设计

3.6本章小结

第4章3D-Kagome结构的熔模精密铸造

4.1引言

4.2氧化物陶瓷型壳的制备

4.33D-Kagome结构的浇注及组织性能

4.4Inconel718合金的力学性能

4.5本章小结

结论

参考文献

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致谢