汽車工業(yè)的發(fā)展極大地推動了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近年來，隨著人們對能源及環(huán)保等的特殊要求，采用新材料替代傳統(tǒng)材料改變汽車工業(yè)的研究取得了長足的進(jìn)步。TiAl基合金具有比強(qiáng)度高、耐熱性能好等優(yōu)點，是航天和航空工業(yè)的首選材料而被應(yīng)用。隨著對高比強(qiáng)度材料要求的不斷增加，及TiAl基合金材料的成本的不斷降低，這一材料正逐步被引入到汽車行業(yè)中來。采用TiAl基合金制造的排氣閥以其重量輕、強(qiáng)度高、耐熱溫度高，而使汽車具有節(jié)省能源、減少污染等諸多優(yōu)點，大有取代現(xiàn)有的鋼制排氣閥的趨勢。目前，國外成功地研制了TiAl基合金排氣閥，并應(yīng)用于賽車上，我國也著手開始進(jìn)行這項研究，據(jù)預(yù)測，TiAl基合金排氣閥將取代鑄鋼排氣閥。

TiAl基合金排氣閥的生產(chǎn)采用立式離心鑄造方法生產(chǎn)，可以用較低的成本和設(shè)備，獲得高質(zhì)量鑄件，同時，采用一箱多型鑄造方法可以提高生產(chǎn)效率。使得TiAl基合金排氣閥能夠在民用汽車領(lǐng)域中應(yīng)用。采用立式離心鑄造方法生產(chǎn)TiAl基合金排氣閥，必須對立式離心鑄造過程的充型及凝固規(guī)律進(jìn)行研究，然而，目前關(guān)于這方面的研究報道很少。我公司工程師采用數(shù)學(xué)分析的方法對這一過程進(jìn)行了研究，分析了充型過程的規(guī)律及缺陷形成的規(guī)律，取得了一些有益的成果。但是，由于研究方法的限制，對充型過程及隨后的凝固過程定量研究尚顯不足。數(shù)值模擬方法可以提供速度場、熔體的形貌及溫度場，在重力場的分析中廣泛使用，是摸索充型及凝固規(guī)律經(jīng)濟(jì)、快捷的一種新方法。應(yīng)用數(shù)值模擬技術(shù)獲得了采用離心鑄造方法制造梯度功能材料中硬質(zhì)點的移動規(guī)律，表明了數(shù)值模擬在離心鑄造中應(yīng)用的可行性。為了更加系統(tǒng)地研究立式離心鑄造過程充型及凝固規(guī)律，我廠技術(shù)員結(jié)合數(shù)值模擬方法模擬了TiAl基合金排氣閥離心鑄造的充型及凝固過程，獲得了離心鑄造條件下充型及凝固過程的一些規(guī)律。