钛铝基合金矩形冷坩埚电磁约束成形与凝固工艺研究

摘要

本文在设计并制造大宽厚比(4：1)矩形水冷铜坩埚的基础上，测量了冷坩埚内的磁场分布，并分别用不同宽厚比的冷坩埚对钛铝基合金板坯进行了定向凝固实验研究。 采用宽厚比为4：1冷坩埚对Ti6Al4V、Ti50Al进行连续成形和定向凝固实验研究，分析了在大宽厚比条件下各种缺陷的形成机理。 对定向后的显微组织和力学性能研究发现，定向后的柱状晶主要由层片状的α2-Ti3Al和γ-TiAl组成，成分均匀，几乎没有偏析。力学性能显示经过定向的样件比原始铸态件有明显提高，抗拉强度最大可以提高30﹪，延伸率可以提高200﹪。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1论文研究的背景

1.2电磁冷坩埚技术的工作原理和特点

1.3电磁冷坩埚的电磁特性及其影响因素

1.3.1电磁特性

1.3.2影响因素

1.4电磁约束成形技术的研究概况

1.4.1无模电磁约束成形方法

1.4.2软接触电磁约束成形

1.4.3近终形状电磁约束定向凝固技术

1.4.4冷坩埚电磁约束连续成形方法

1.5大宽厚比矩形冷坩埚电磁约束成形的研究

1.6电磁冷坩埚技术的研究现状与应用前景

1.7本论文研究的目的、内容及意义

第2章矩形水冷铜坩埚电磁约束成形系统的设计

2.1矩形冷坩埚成形系统的设计

2.1.1水冷铜坩埚的结构设计

2.1.2感应线圈的设计

2.2冷坩埚磁场测量及电磁特性分析

2.2.1测量原理

2.2.2测量工具

2.2.3测量位置

2.2.4坩埚的磁场分布规律

2.3大宽厚比矩形冷坩埚设计方案优化与加工

2.4本章小结

第3章矩形冷坩埚电磁约束成形热力性能分析

3.1前言

3.2大宽厚比矩形冷坩埚成形板状件几何模型描述

3.3大宽厚比矩形冷坩埚内的电磁压力特性分析

3.3.1大宽厚比矩形冷坩埚内电磁压力公式改进

3.3.2大宽厚比矩形冷坩埚内坯料的电磁压力分析

3.4大宽厚比矩形冷坩埚系统的感应加热分析

3.4.1大宽厚比冷坩埚宽面的感应加热特性

3.4.2大宽厚比冷坩埚圆角处的感应加热特性

3.5本章小结

第4章实验材料选择以及实验方法

4.1实验材料的选择

4.2多功能电磁约束成形与定向凝固设备及工作原理

4.3分析与测试方法

第5章矩形冷坩埚电磁约束连续成形与定向凝固

5.1前言

5.2 4.1的矩形截面板状件电磁约束成形探索及问题分析

5.2.1底料不熔化

5.2.2坯料熔化不完全

5.2.3试样粘连及熔体堆积导致成形困难

5.3冷坩埚电磁约束成形定向凝固工艺研究

5.3.1工艺参数以及合金成分对表面质量的影响

5.3.2工艺参数以及合金成分对铸件宏观组织的影响

5.4本章小结

第6章不同条件下获得的样件的显微组织分析

6.1前言

6.2显微组织分析

6.2.1显微组织特征观察结果

6.2.2不同成分的钛铝积合金片层取向结果

6.2.3特殊组织的组分分析

6.3试样的拉伸性能测试

6.4断口分析

6.5本章小结

结论

参考文献

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致谢