起始端工艺对某高温合金定向组织中斜晶的影响

研究了板状试样的液态金属冷却定向组织中斜晶的形成过程。结果表明:定向试样起始端晶粒数目少(3个/cm,表面宽度方向),试样中容易出现斜晶;定向试样起始端晶粒数目足够多时(10个/cm,表面宽度方向),在抽拉开始到试样与锡液接触之前的过程中,如果抽拉速率过大,定向组织中同样会形成斜晶。

锆英粉矿化剂对氧化铝基陶瓷型芯性能的影响

采用电熔刚玉粉为主体材料,研究了矿化剂锆英粉的不同含量对氧化铝陶瓷型芯烧成收缩率、室温抗弯强度、高温抗弯强度、高温变形量等性能的影响。从热力学和动力学角度分析了莫来石的形成机理。测试了氧化铝陶瓷型芯的热膨胀性能。利用研制的大尺寸氧化铝陶瓷型芯,在液态金属冷却定向凝固炉上拉制出了某重型燃气轮机大尺寸定向叶片。

相图计算在高温合金研究中的应用现状及发展趋势

概述了相图计算的发展历程及常用计算软件,综述了相图计算在高温合金研究中的应用现状,介绍了耦合热/动力学数据库模拟高温合金微结构演变的相场方法,总结了现阶段相图计算技术存在的主要问题,并对其未来发展方向进行了展望。

熔体处理温度对K424高温合金凝固组织和性能的影响

研究了不同熔体处理温度对K424镍基铸造高温合金凝固组织和力学性能的影响。结果表明,随着熔体处理温度的升高,MC型碳化物不断细化,分布更加弥散均匀,晶粒尺寸和二次枝晶间距减小,微观偏析得到改善;当熔体处理温度达到1 600℃以上时,合金的拉伸塑性和持久性能显著提高;但是熔体处理温度过高会加剧坩埚反应,导致1 650℃时氧含量明显增加,合金的拉伸强度和持久寿命出现下降趋势。

GH3230合金热控凝固试板补缩距离与缩松判据研究

针对GH3230合金热控凝固试板补缩距离与缩松判据开展研究,获得了真空水冷热控凝固工艺下不同厚度试板的补缩距离,是真空重力铸造各厚度试板补缩距离的10~14倍以上。通过数值模拟计算得到GH3230合金凝固成形产生缩松的临界判据值为10.0K^(0.5)·s^(0.5)cm^(-1),并完成反推验证,准确度达到96%。为提高试样凝固时的温度梯度,进行了锡冷热控凝固试验,发现锡冷热控凝固工艺可以消除300mm×3mm试板的缩松缺陷。

熔炼方法对高温合金精密铸件荧光显示缺陷的影响

高温合金精密铸件荧光显示缺陷修复耗时长,是影响铸件的质量和工期主要原因之一。采用冷坩埚真空悬浮熔炼设备和真空感应熔铸设备成形了K536高温合金精密铸件。对铸件进行化学成分、X射线及荧光渗透检验,结果表明:采用冷坩埚真空悬浮熔炼工艺的铸件没有荧光显示缺陷,采用真空感应熔炼熔铸的铸件存在密集荧光显示缺陷。证明了采用冷坩埚真空悬浮熔炼工艺能够减少高温合金精密铸件荧光显示缺陷,降低铸件后处理工作量。

高速列车铸钢制动盘铸造工艺研究

针对高速列车用铸钢制动盘铸件国产化试生产过程中存在的摩擦工作面硬度不均、裂纹和缩松等铸造缺陷,开展了制动盘砂型铸造工艺研究。首先采用无损检测等方法对比了进口和国产制动盘铸件质量,分析了原铸造工艺方案存在的问题,然后对其进行工艺改进,并采用ProCAST软件对多个设计方案进行了数值模拟对比研究,优选了最佳方案。工艺实施结果表明,采用新方案生产的铸件质量与进口件近似,可以满足制动盘铸件技术条件要求。

高温合金真空低压铸造技术研究进展

高温合金等轴晶铸件广泛应用于航空航天领域,其结构复杂化、尺寸精确化和薄壁轻质化对高温合金精密铸造技术提出了更高要求。真空低压铸造技术适用于生产优质高温合金复杂薄壁件,综述了高温合金反重力铸造技术研究现状,介绍了真空低压铸造技术原理及特点和高温合金真空低压铸造技术在国内的研究进展。

镍基高温合金铸件液态金属冷却定向凝固建模仿真及工艺规律研究

考虑了液态金属冷却定向凝固过程中动态对流边界,建立了高温合金铸件温度场数学模型,采用三维元胞自动机(cellular automaton,CA)方法和KGT生长模型,建立了镍基高温合金凝固过程晶粒形核及生长的数学模型.采用宏观模型与微观模型双向同步耦合,实现了温度场和晶粒组织的数值模拟.进行了浇注实验,用冷却曲线和晶粒形貌验证了数学模型的准确性.对液态金属冷却定向凝固规律的研究表明,抽拉速率不仅对糊状区形状有重要影响,而且对晶粒的平行度以及枝晶组织的细密性也有很大的影响.抽拉速率过小时,糊状区上凸,晶粒组织易发散;抽拉速率过大时,糊状区下凹,晶粒组织汇聚,同时造成枝晶组织的粗化;适当的抽拉速率下能获得平坦的糊状区,提高晶粒的平行度,细化枝晶组织.

液态金属冷却定向凝固数值模拟与试验研究

建立了定向凝固液态金属冷却工艺的温度场和微观组织数学模型,开发了具有自主知识产权的模拟软件。通过测温试验及晶粒组织形貌的对比验证了模型的准确性。基于温度场的模拟结果,预测了铸件的显微缩松缺陷,并和试验进行了对比,发现试验和模拟结果符合良好。对实际铸件进行了晶粒组织的腐蚀,结合模拟结果,分析了铸件容易产生杂晶的部位,提出了相应的防止措施。

真空感应熔炼气雾化用大尺寸氧化锆导流管的制备及性能

以电熔氧化镁稳定氧化锆和单斜氧化锆为主要原料,碳酸镁为稳定剂,采用热压铸工艺,石蜡加入量分别为9.5%、10%和10.5%,制备了大尺寸氧化锆导流管坯体,经脱脂后分别在1650、1700和1750℃下保温7 h烧成,研究了石蜡加入量和烧成温度对大尺寸氧化锆导流管性能的影响,并与进口大尺寸氧化锆导流管进行对比。结果表明:随着烧成温度的提高,试样的致密度和常温抗折强度提高;随着石蜡加入量的增加,试样的致密度和常温抗折强度降低,热膨胀系数降低。进口导流管的致密度低于本实验导流管的致密度,热膨胀系数略低于自制导流管,1100℃抗热震性能与石蜡加入量10%、1700℃烧成的导流管相当。1700℃保温7 h、石蜡加入量10%的导流管综合性能最佳,满足一次上线服役要求。提高导流管的抗急冷冲击性能有利于导流管的重复再使用。

K4169合金-陶瓷型壳间界面传热系数研究

界面传热系数(IHTC)是铸造数值模拟前处理时需要设置的边界条件之一,对铸件凝固过程温度场计算精度有重要影响。采用ProCAST软件反算模块和试样不同壁厚处实测温度数据反算求得K4169高温合金熔模铸造试样-陶瓷型壳间的界面传热系数,并分别用于试样熔模铸造数值模拟,结果表明,计算温度与实测温度误差均在3%以内。