DZ22B高温合金定向叶片粘砂形成机制与抑制措施

采用SEM、EDS等分析手段研究DZ22B合金定向叶片粘砂层的微观形貌与化学组成。结果表明:合金熔体渗入型壳面层孔隙中,包覆部分陶瓷颗粒形成金属-陶瓷状粘砂缺陷;粘砂层主要成分为Al2O3,并含有Cr2O3和HfO2这两种合金熔体与电熔刚玉陶瓷型壳的高温界面反应产物;DZ22B合金定向叶片表面粘砂缺陷的形成机制是以热机械渗透粘砂机制为主;向型壳面层浆料中加入一定量的粘砂抑制剂,可显著改善电熔刚玉型壳面层抗合金熔体渗透性能,经浇注验证,叶片表面光洁无粘砂,呈现出明显的金属光泽。

基于ProCAST的大尺寸空心定向叶片数值模拟

采用ProCAST软件研究了DZ409合金大尺寸空心定向叶片精密铸造过程的温度场,分析了固液界面前沿的变化,研究了定向凝固过程中浇注温度、型壳温度、拉晶速率对温度场、凝固参数、应力场的影响,并通过G(温度梯度)/R(凝固速率)分析优选工艺模拟凝固组织。结果显示,当浇注温度和模具温度均为1560℃时,铸件不同位置的温度梯度与G/R值较大,有利于定向凝固柱状晶的生长。低拉晶速率可以获得较大的温度梯度、G/R值,有利于定向柱状晶粒生长。通过选择合适的浇注温度和拉晶速率,可显著改善叶身的晶粒取向。对模拟得到的较优工艺进行试验验证,发现晶粒取向与模拟结果一致。

某型发动机定向凝固涡轮叶片叶尖接长区显微组织分析

某型涡扇航空发动机高压涡轮工作叶片采用DZ125定向凝固精密铸造而成,服役时因叶尖磨损造成叶片报废,本文采用自制粉末恢复叶尖外形及尺寸。观察叶尖接长区显微组织为沿基体外延生长的柱状晶,A区生长方向与基体基本一致,B区取向多变;基体和接长区组织主要由γ相、γ′相(包括小γ′和大γ′)、共晶以及碳化物组成,接长区γ′相及碳化物相较于基体组织中的γ′和碳化物尺寸更为细小;基体为富Ta、Hf的M(Ta, Hf)C型、富W、Mo的M(W,Mo)6C型碳化物;接长区为富Hf和Ta的M(Ta, Hf)C型碳化物。

重型燃气轮机定向结晶叶片的材料与制造工艺

重型燃气轮机是我国能源发展战略中的关键装备。在高温和热腐蚀环境下工作的透平叶片,是重型燃机的核心热端部件。与航空发动机叶片比较,先进重型燃气轮机透平叶片,在高温热腐蚀环境下长期工作,而且叶片的尺寸较大,因此,对叶片使用的高温合金材料及其制造工艺均提出了特殊的要求。用于燃气轮机叶片的抗热腐蚀高温合金材料,经历了从多晶到定向和单晶的发展历程,其合金在设计中具有高Cr,高Ti,Al比等几个显著区别于航空发动机叶片材料的特征。兼顾高强度、优异抗热腐蚀性能及长期组织和性能稳定性的燃气轮机用铸造高温合金的研发,因此更具挑战。定向凝固是重型燃气轮机用大型定向结晶叶片制造工艺中最为关键的技术之一。介绍了先进定向凝固技术——高温度梯度液态金属冷却定向凝固技术的发展,对比了不同定向凝固工艺对高温合金典型组织及力学性能的影响,并简单介绍了我国近期在大型定向结晶叶片研制方面的进展。

定向凝固涡轮叶片的晶体热粘塑性变形与损伤分析

采用一种考虑损伤的单晶体热—粘塑性变形本构模型和迭代求解数值方法,可以描述单晶在变温过程中的应力应变关系,还可以描述单晶在晶体滑移机制控制下的蠕变变形和孔洞型损伤;考虑定向凝固高温涡轮叶片的柱晶结构,应用本文模型和算法对包含若干个柱晶晶粒的定向凝固气冷涡轮叶片进行不均匀温度场下的变温热粘塑性蠕变和损伤分析。分析结果表明:该涡轮叶片在本文考虑条件下处于较低的应力水平,500小时叶尖蠕变伸长低于0.006mm。

模组结构和隔热装置对定向叶片晶粒组织的影响

通过对定向叶片的蜡模模组进行改进,平衡叶片的内外侧散热,改善了定向叶片晶粒倾斜的缺陷。对ALD定向炉的隔热装置进行改进,减小隔热板的内径,并减薄其厚度。隔热装置经过改进后,定向叶片的晶粒得到细化,定向炉的温度梯度从40.5℃/cm提升到49.7℃/cm,晶粒组织和定向炉的温度梯度均得到优化。

DZ22B高温合金定向凝固叶片铸造缺陷的形成机理研究

采用SEM、EDS等分析手段研究了DZ22B镍基高温合金定向凝固涡轮叶片不同区域铸造缺陷的特点及其形成原因。结果表明,裂纹缺陷主要分布在叶身的中上部位,其形成机理主要归因于叶片在凝固过程中的共晶组织过多;而疏松缺陷分布在叶身和缘板部位,产生在枝晶间共晶组织附近。枝晶间距小补缩不足和反应生成的CO气体未及时排除是疏松形成的两大原因。

DZ125合金涡轮叶片荧光缺陷分析及解决方法

通过扫描电镜对产生荧光缺陷的叶片铸件的显微形貌和化学成分进行分析,确定了叶片荧光显示缺陷是由合金及外来碳元素与型壳材料发生反应产生的。通过降低浇注温度和完善型壳焙烧工艺,消除了铸件表面的冶金缺陷。

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。

DZ4、DZ22定向合金叶片的再结晶分析

对不同寿命的DZ4、DZ22合金叶片进行了解剖分析。结果表明,由于加工工艺的不同,叶片的不同部位再结晶厚度不同,再结晶晶粒沿枝晶轴的生长速率大于沿枝晶间的生长速率。枝晶间的再结晶组织为胞状结构,再结晶组织在叶片的使用过程中没有进一步长大,但存在晶界宽化现象,并有颗粒状碳化物析出。

多联整铸定向空心叶片的荧光渗透检测

某发动机涡轮导向叶片,为多联整铸定向空心叶片。叶片结构复杂,选材为IC10合金,在毛料阶段需进行荧光检查,以便发现叶片的表面开口缺陷。定向铸造工艺为新工艺,荧光检测面临的主要问题是如何选用合适的检测工艺。为此,开展了相关荧光检测工作,对水洗法和后乳化法进行差异对比,通过大量重复试验最终确定了合适的检测工艺。

航空发动机零部件激光重建维修工艺概述

航空发动机零部件的特殊使用要求和高价值,不但使其制造工艺变得十分复杂,还使得维修工艺也变得日趋复杂。激光加工工艺被广泛用于航空发动机零部件的制造和维修,其中激光重建维修工艺属于激光加工工艺中的一种,该工艺是利用激光焊接或金属激光沉积工艺对航空发动机零部件进行维修,从而达到航空发动机零部件修复的目的。