镍基高温合金增压涡轮的粉末注射成形试验研究与缺陷分析

采用ANSYS软件模拟、射线检测和金相观察的方法研究了粉末注射成形增压涡轮"中空设计"对其结构可靠性及涡轮注射生坯充型冷却过程的影响。有限元分析表明,与实心涡轮相比,中空设计后叶片根部离心应力增加20%;模态分析表明,在气流冲击下的自振频率几乎不变;有限元法多相流模拟结果表明,中空涡轮注射生坯的中心高温区域减少,其可以有效缓解热致收缩引起的热裂和缩孔等缺陷的产生。通过X射线对相同工艺的空心涡轮和实心涡轮进行检测,发现在实心涡轮的心部存在裂纹,而空心涡轮质量完好。工业计算机断层扫描(CT)无损探伤和样件剖面分析也验证了模拟结果的可靠性,在涡轮中空孔内壁表层仅存在少量疏松、缩孔缺陷,没有发现裂纹型缺陷,满足了使用性能测试对涡轮成形质量的要求。