TiAl基合金排气阀的优势特点与铸造充型研究

汽车工业的发展*地推动了国民经济的发展，近年来，随着人们对能源及环保等的特殊要求，采用新材料替代传统材料改变汽车工业的研究取得了长足的进步。TiAl基合金具有比强度高、耐热性能好等优点，是航天和航空工业的*材料而被应用。随着对高比强度材料要求的不断增加，及TiAl基合金材料的成本的不断降低，这一材料正逐步被引入到汽车行业中来。采用TiAl基合金制造的排气阀以其重量轻、强度高、耐热温度高，而使汽车具有节省能源、减少污染等诸多优点，大有取代现有的钢制排气阀的趋势。目前，国外成功地研制了TiAl基合金排气阀，并应用于赛车上，我国也着手开始进行这项研究，据预测，TiAl基合金排气阀将取代铸钢排气阀。

TiAl基合金排气阀的生产采用立式离心铸造方法生产，可以用较低的成本和设备，获得高质量铸件，同时，采用一箱多型铸造方法可以提高生产效率。使得TiAl基合金排气阀能够在民用汽车领域中应用。采用立式离心铸造方法生产TiAl基合金排气阀，必须对立式离心铸造过程的充型及凝固规律进行研究，然而，目前关于这方面的研究报道很少。我公司工程师采用数学分析的方法对这一过程进行了研究，分析了充型过程的规律及缺陷形成的规律，取得了一些有益的成果。但是，由于研究方法的限制，对充型过程及随后的凝固过程定量研究尚显不足。数值模拟方法可以提供速度场、熔体的形貌及温度场，在重力场的分析中广泛使用，是摸索充型及凝固规律经济、快捷的一种新方法。应用数值模拟技术获得了采用离心铸造方法制造梯度功能材料中硬质点的移动规律，表明了数值模拟在离心铸造中应用的可行性。为了更加系统地研究立式离心铸造过程充型及凝固规律，我厂技术员结合数值模拟方法模拟了TiAl基合金排气阀离心铸造的充型及凝固过程，获得了离心铸造条件下充型及凝固过程的一些规律。