电解加工(ECM)加工效率高,能获得无损伤加工表面,对TiAl合金等难加工材料的复杂结构件的加工具有独特的优势,被广泛应用于航空航天、国防、汽车和医疗应用等领域。然而,电解加工过程受电场、电化学场、热场、流场等多物理场的相互作用影响,加工精度、表面质量、加工过程的稳定性等均难以控制,为获得较佳的加工工艺,需要进行大量的试验研究,这极大的增加了工艺开发成本,延长了开发周期。本文通过计算机仿真研究,分析电解加工过程中宏观状态参量与加工表面微观形貌的演变规律及影响机制,优化设计工艺参数,为电解加工试验提供理论指导,对提高加工表面质量具有重要的意义。本文分析电解加工过程宏观现象,如,加工间隙、电流密度、温度、气泡率的分布规律及其演变过程;跟踪加工过程加工表面微观形貌的演变行为,分析影响因素,揭示加工表面成形机理。主要研究内容与结果如下:(1)采用电化学阻抗谱分别分析了双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金、γ-TiAl单相合金、α2-Ti3Al单相合金的电化学腐蚀行为,通过分析获得三种合金的动力学参数。研究结果表明:α2-Ti3Al单相合金比γ-TiAl单相合金具有更强的抗腐蚀性能,而与双相Ti-48Al-2Cr-2Nb相比,则具有较相近的腐蚀行为。(2)在 COMSOL Multiphysics 仿真平台建立 Ti-48Al-2Cr-2Nb合金电解加工的气-液双相流多场耦合宏观模型,详细分析了电解加工过程中电压、溶液流速、进给速度等工艺参数对温度、电流密度、加工间隙、气泡率等分布的影响。结果表明:在直流电解加工过程中,电解液流速和进给速度对电流密度和加工间隙影响显著,随着两者的增加,电流密度分布更加均匀,但是过高的进给速度(2.3mm/min)却引起局部电流密度不均,这是由于过快的进给速度使平衡加工间隙变小,阻碍腐蚀产物顺利排出引起的。在脉冲电解加工过程中,脉冲频率对于电解加工过程气泡与温度的影响显著,当脉冲频率达到10kHz时,温度波形波动幅度小于1℃,气泡率波形波动幅度小于2%。(3)利用位置函数建立双相Ti-48Al-2Cr-2Nb合金微观材料模型,进而建立电解加工仿真微观物理模型;分析了加工表面微观形貌随宏观工艺参数和材料微观组织的演变规律。结果表明:电解液流速在 14.7m/s-23.4m/s、进给速度在 1.7mm/min-2.1mm/min 范围内,随着电解液流速、进给速度的增加,加工表面粗糙度Ry越低;在加工电压为21V,进给速度为2.1mm/min,电解液流速为23.4m/s,加工出了最光洁的表面,Ry值达最小0.7μm;随着片层取向角度的增加,加工表面越平滑。