【技术实现步骤摘要】
用于粉末注射成形制备涡轮的缺陷可视化分析方法、钛铝合金涡轮的制备方法
本专利技术涉及粉末冶金
，具体涉及一种用于粉末注射成形制备涡轮的缺陷可视化分析方法、钛铝合金涡轮的制备方法。
技术介绍
涡轮增压技术是实现汽车工业节能减排最为有效的手段之一。增压器涡轮是核心零部件，其性能直接决定了发动机的节能减排效果。涡轮材料随着增压器技术的快速发展不断更新换代，随着轻量化、小型化、高转速增压器的发展，具有轻质、高强、耐热、服役温度可达700℃以上等特点的TiAl合金逐渐展现出其巨大的应用潜力。与此同时，粉末注射成形技术(PIM)被诸多发达国家用以制备增压器涡轮，该技术能够克服传统铸造技术的固有缺陷，实现复杂形状零部件的批量化、近终形制备，且制备的样件尺寸精度高、组织均匀、性能优异。粉末注射成形工艺主要包括产品设计、模具设计、质量检测、混炼、注射、脱脂、烧结、二次加工等八个重要环节，其中注射阶段最为重要。因为制品的大部分缺陷(如表面塌陷、内部缩孔、开裂、变形翘曲、分层、欠注、两相分离等)都是在这一步中引入的，而且这些...
【技术保护点】
1.一种用于粉末注射成形制备涡轮的缺陷可视化分析方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，导入网格文件：对涡轮几何模型进行网格划分，并导入计算流体力学软件；/nS2，依次设置材料属性、流体类型和边界条件；其中，材料包括合金粉末和粘结剂，所述合金粉末在合金粉末和粘结剂的总量中的体积占比为X；所述边界条件的设置包括：浇口的注射速度为60～80cm
【技术特征摘要】
1.一种用于粉末注射成形制备涡轮的缺陷可视化分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，导入网格文件：对涡轮几何模型进行网格划分，并导入计算流体力学软件；
S2，依次设置材料属性、流体类型和边界条件；其中，材料包括合金粉末和粘结剂，所述合金粉末在合金粉末和粘结剂的总量中的体积占比为X；所述边界条件的设置包括：浇口的注射速度为60～80cm3/s、注射压力为80～100MPa，注射温度为160～165℃；
S3，初始化：进行初始化设置；其中，型腔内空气、合金粉末及粘结剂的速度均为0；型腔内空气、合金粉末及粘结剂的体积分数分别为1、0和0；型腔内温度及压力均为预设值；
S4，求解：采用全隐式耦合多网格线性求解，输出控制中，将特征点处的合金粉末与粘结剂两相的速度分布状态进行输出以供分析注射成形过程中两相分布情况；
S5，后处理：分析注射成形过程中合金粉末及粘结剂的体积分数分布状态；
若步骤S5得到的涡轮型腔整体的粉末体积分数分布在X±0.5％内波动，然后将此时对应的所述边界条件设定为注射成形的工艺参数；若得到的涡轮型腔整体的粉末体积分数分布的波动范围超出X±0.5％，则调整步骤S2的边界条件，并重复步骤S2至S5，直至得到的涡轮型腔整体的粉末体积分数分布在X±0.5％内波动，并将最后所用的边界条件设定为注射成形的工艺参数。
2.根据权利要求1所述的用于粉末注射成形制备涡轮的缺陷可视化分析方法，其特征在于，步骤S1中，还包括：
S1-1，几何建模：利用建模软件构建涡轮几何模型；
S1-2，网格划分：利用分析软件对所述涡轮几何模型进行网格划分，然后导入计算流体力学软件；其中，所述网格类型为非结构的四面体网格，单元数为3604947，节点数为698081。
3.根据权利要求1所述的用于粉末注射成形制备涡轮的缺陷可视化分析方法，其特征在于，步骤S2中，材料属性的设置包括：所述粘结剂及合金粉末的密度分别为0.9～1g/cm3和3.9～4g/cm3，热导率分别为0.05～0.3W/(m·K)和12～16W/(m·K)，比热容分别为2300～2500J/(kg·K)和0.5～0.7J/(kg·K)，所述合金粉末的平均粒径为8～20um，模具温度为313～343K。
4.根据权利要求1所述的用于粉末注射成形制备涡轮的缺陷可视化分析方法，其特征在于，步骤S2中，流体类型的设置包括：流体设置为瞬态流动模式，总时间为1.5～2.5s，时间步长为0.001～0.003s，喂料填充型腔的流动设置为层流。
5.根据权利要求1所述的用于粉末注射成形制备涡轮的缺陷可视化分析方法，其特征在于，步骤S2中，边界条件的设置包括：浇口的空气、粉末及粘结剂的理...
【专利技术属性】
技术研发人员：路新，刘艳军，潘宇，孙健卓，张策，徐伟，刘博文，张嘉振，曲选辉，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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