1 绪论 1
1.1 钛合金研究意义 1
1.2 钛合金定向凝固技术概述 2
1.2.1 定向凝固方法及特点 2
1.2.2 钛铝基合金定向凝固技术 5
1.3 钛合金凝固过程数值模拟 17
1.3.1 钛合金充型凝固研究现状 17
1.3.2 钛合金充型凝固缺陷研究现状 24
1.3.3 钛合金微观组织模拟 26
1.4 本章小结 45
参考文献 45
2 钛合金熔体充型过程计算机模拟 50
2.1 概论 50
2.2 钛合金熔体充型过程数值模拟概况 51
2.2.1 实验研究现状 51
2.2.2 数值模拟研究现状 53
2.3 充型过程数值模拟计算方法 54
2.4 充型过程数学模型 58
2.4.1 流动数学模型 58
2.4.2 紊流流动数学模型 59
2.5 充型过程数学模型离散化处理 60
2.5.1 动量方程（Navier-Stokes）的离散 62
2.5.2 SOLA-VOF计算方法 64
2.6 初始条件和边界条件的确定 67
2.6.1 初始条件 67
2.6.2 边界条件 68
2.7 立式离心力场下熔体质点的受力分析 69
2.7.1 基本假设 69
2.7.2 立式离心场下熔体质点运动加速度模型 70
2.7.3 钛合金立式离心铸造充填过程数值模拟 72
2.7.4 钛合金薄壁件充填过程的数值模拟 80
2.8 实验验证 86
2.8.1 实验材料及方案 87
2.8.2 钛合金立式离心铸造实验结果及理论分析 88
2.9 本章小结 88
参考文献 89
3 钛合金凝固过程缩孔缩松预测 92
3.1 概论 92
3.2 凝固过程传热计算数学模型 94
3.2.1 传统直接差分法的传热计算原理 94
3.2.2 改进的直接差分法传热计算原理 95
3.2.3 改值直接差分三维传热计算公式 96
3.3 凝固过程潜热处理 97
3.3.1 温度回升法 97
3.3.2 等价比热容法 97
3.3.3 热焓法 98
3.4 初始条件和边界条件的确定 98
3.5 缩孔、缩松预测的数学模型 100
3.5.1 凝固过程缩孔预测模型 101
3.5.2 凝固过程缩松预测模型 104
3.5.3 孤立区搜索模型 107
3.6 钛合金凝固过程缩孔缩松的计算机模拟 109
3.7 本章小结 117
参考文献 117
4 钛合金宏观凝固组织计算机模拟 119
4.1 概论 119
4.2 钛合金凝固过程组织模拟 120
4.2.1 宏观计算与微观计算相耦合 120
4.2.2 宏观计算模型 121
4.2.3 初始条件和边界条件的确定 124
4.2.4 微观动力学模型 124
4.2.5 凝固过程中缩孔的形成 126
4.3 钛合金凝固过程中晶粒组织形成的CA模拟方法 126
4.3.1 程序流程图 128
4.3.2 组织模拟举例 130
4.4 本章小结 136
参考文献 136
5 钛合金凝固过程单相微观组织模拟 138
5.1 概论 138
5.2 定向凝固理论基础 139
5.3 微观组织的计算模型 142
5.3.1 热和溶质扩散模型 142
5.3.2 液态金属形核与长大模型 147
5.4 TiAl合金单相凝固过程特点 149
5.4.1 TiAl合金平界面凝固特点 150
5.4.2 TiAl合金枝晶凝固特点 151
5.5 TiAl合金单相定向凝固组织演化过程模拟 160
5.5.1 模拟初始条件 161
5.5.2 晶核数量对凝固过程组织演化的影响 162
5.5.3 温度梯度对定向凝固过程组织演化的影响 165
5.5.4 抽拉速度对凝固过程组织演化的影响 174
5.5.5 铝含量对凝固过程组织演化的影响 181
5.6 TiAl合金常规条件下凝固组织模拟 187
5.6.1 边界条件与初始条件 187
5.6.2 结果与讨论 187
5.7 本章小结 193
参考文献 194
6 钛合金凝固过程多相微观组织模拟 197
6.1 概论 197
6.2 两相形核条件下的组织选择图 198
6.2.1 平面生长 199
6.2.2 胞晶／枝晶生长 201
6.2.3 两相形核分析及其组织选择图 202
6.3 钛合金包晶相变相场模型的构造 206
6.3.1 Nestler模型 207
6.3.2 Lo模型 210
6.3.3 具体合金包晶相变相场模型构造 212
6.4 定向凝固TiAl合金包晶相变微观组织模拟 215
6.4.1 计算参数的选取及数值求解问题 215
6.4.2 小直径试样连续形核控制的微观组织 216
6.5 本章小结 218
参考文献 219
7 钛合金锻造过程微观组织模拟 221
7.1 概论 221
7.2 研究现状 221
7.2.1 钛合金的微观组织和性能 221
7.2.2 钛合金锻造技术 223
7.2.3 微观组织预测模型概述 225
7.2.4 锻造过程微观组织模拟研究现状 229
7.3 钛合金锻造微观组织模拟预测实例 231
7.3.1 有限元模型 231
7.3.2 微观组织预测模型 233
7.3.3 塑性变形-传热-微观组织演变耦合方法 234
7.3.4 工艺方案 234
7.3.5 工艺参数对微观组织的影响 235
7.4 本章小结 241
参考文献 241