TiAl合金具有低密度、良好的抗氧化性、高温强度和优异的疲劳性能。因其金属间化合物的原因,使其兼具金属和陶瓷的性能,目前常被作为航空、航天及汽车发动机用耐热结构件的材料。TiAl合金的缺点也很明显,其室温塑性和韧性低,可加工性差。通过熔模精密铸造可有效解决其加工性差的问题,但因其凝固收缩较大,铸件易产生裂纹,一次成型率较低。有研究人员通过改善铸型的退让性的方法来降低铸件所受应力,改善铸件裂纹缺陷。因为TiAl合金原材料和生产成本十分高,采用传统试错法探索是不可行的。利用计算机数值模拟手段优化精密铸造工艺,可提高铸件品质,降低成本及缩短产品试制周期。本课题利用ProCAST进行TiAl合金熔模铸造过程的数值模拟,利用数值模拟结果与实验结果对比,表明通过数值模拟可以很好地预测TiAl合金凝固缺陷和组织的形成,为铸造工艺的优化设计提供了理论依据和有力支撑。为了便于计算,在使用ProCAST进行数值模拟时通常将铸型的应力类型设置成刚性,而在实际情况下铸型不可能为刚性,其会随着铸件的变形而发生变形。铸型的这种变形会影响铸件内部的应力分布和铸件的质量。本文利用ProCAST软件将铸型设置为线弹性,通过改变型壳预热温度的方法模拟了不同型壳预热温度下铸件应力、应变和微观组织,并与理论相对比来判断使用线弹性型壳进行模拟时结果的准确性,同时还进行了型壳不同杨氏模量的模拟研究,为后续通过ProCAST研究型壳退让性做出一些参考。由于抗弯强度常用来表征铸型的退让性,因此本文采用在TiAl合金精密铸造用陶瓷型壳中添加纤维的方法,研究了不同含量碳纤维和尼龙纤维对型壳不同状态下抗弯强度的影响。研究结果表明,添加少量碳纤维可以提高型壳湿强度、降低型壳室温和高温干强度,但当添加量达到10%后会同时提高型壳湿强度、室温和高温干强度。在型壳中添加含量在10%以内的尼龙纤维时,随尼龙纤维添加量的增加,型壳湿强度、室温和高温干强度均会降低。综合考虑型壳运输、装配和浇铸后清理等过程对湿强度和室温干强度的要求,以及改善退让性所要求的相对较低的高温干强度,适量的添加碳纤维可以在满足使用要求的同时提高型壳的退让性。