[发明专利]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

权利要求书

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、粉末及粘结剂的理论体积分数分别为0、(0.6～0.7)和(0.3～0.4)；壁面温度为313～343K，型腔边界上粘结剂与粉末均为无滑移条件；型腔排气槽处的压力为1.01325×10⁵Pa。

6.一种钛铝合金涡轮的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

喂料制备：将TiAl基预合金粉末与粘结剂进行混炼，并破碎得到粒状喂料；其中，混炼的温度为150～170℃，转速为10～30r/min，时间为1～3h；

注射成形：将所述喂料放入注射机中，利用权利要求1-5任一项所述的缺陷可视化分析方法得到注射成形的工艺参数进行注射，得到坯件；

脱脂和预烧结处理：将所述坯件进行溶剂脱脂，然后在45～55℃温度下进行干燥处理4～12h；之后在保护气体下进行热脱脂以及预烧结处理；

烧结处理：在惰性气体或真空条件下进行烧结处理，然后随炉冷却至室温，得到涡轮制件。