杂质元素含量对定向凝固镍基高温合金DZ125L微观组织及铸造性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、初熔实验等方法对不同杂质元素含量的定向凝固镍基高温合金DZ125L微观组织和铸造性能进行了详细的分析。研究结果表明,杂质元素含量较高的合金中显微疏松、夹杂数量增多,且会导致合金中大量生成以氮化物或氧化物为核心的碳化物;杂质元素含量的升高会导致DZ125L合金初熔温度的降低,并会导致合金的铸造工艺性能变差,热裂倾向性明显增加。

凝胶注模空心叶片氧化铝基陶瓷铸型的中温强度

使用聚酰亚胺和磷酸铝作为黏结剂,基于三点抗弯强度测试、热重-差热分析、X射线衍射和扫描电镜分析,研究含黏结剂标准试样的抗弯强度、热失重行为、预烧后的物相变化以及显微结构。结果表明:500℃之前,聚酰亚胺通过熔融交联对氧化铝等陶瓷颗粒产生黏结作用,坯体300℃强度由3MPa提高到5MPa以上;升温至约500℃(升温速率为30℃/h),聚酰亚胺基本烧失,对氧化铝基陶瓷铸型增强作用消失。三种磷酸铝(正磷酸铝、偏磷酸铝、磷酸二氢铝)可分别将坯体500℃的"零强度"提高至0.2,0.2MPa和0.8MPa。通过浸渍磷酸二氢铝,成功制备无断芯和偏芯缺陷的空心涡轮叶片一体式陶瓷铸型。

空心涡轮叶片氧化铝基陶瓷铸型的凝胶注模成型行为

在基于光固化成型技术的空心涡轮叶片一体化陶瓷铸型制造方法中,凝胶注模是关键环节,而陶瓷浆料的多相流特性对其充型性的影响一直是研究难题。论文以叶片的排气边结构作为充型模拟研究对象,采用Fluent软件模拟了浇注位置、浇注速度和陶瓷浆料粘度对充型质量的影响。结果表明:排气边结构受浇注位置、浇注速度和陶瓷浆料粘度的影响均较大。制备粘度较低的陶瓷浆料,在型壳部位进行浇注,使浇注位置远离排气边,并且以较低的浇注速度进行充型,可提高陶瓷铸型细小结构的充型质量。截取排气边结构进行了充型实验,从型壳处缓慢浇注,充型结果与模拟结论相符,浆料粘度对充型质量影响较大。

基于光固化成形技术的复杂航空零件快速制造方法

提出一种基于光固化成型技术的复杂航空零件快速制造方法。根据零件结构设计模具,采用光固化成形技术制造压蜡模具型壳,填充金属树脂复合材料,经过固化、去应力等工序实现压蜡模具制造;并基于蜡模制造复杂AISI316L航空零件。该制造方法周期短、精度高、成本低,能够快速响应市场的需求。

C/C和C/SiC复合材料与定向和单晶高温合金界面反应研究

采用电子显微镜研究了C/C和C/SiC材料与STAL 125C单晶高温合金和DZ125L定向凝固高温合金之间的界面反应。研究发现,经过1 340℃/4h的高温处理后,C/C复合材料没有与STAL 125C和DZ125L合金发生界面反应,而C/SiC复合材料与STAL 125C和DZ125L发生了界面反应,并且呈现了不同的界面反应层特征。

DZ125合金涡轮叶片表面夹杂物研究

采用扫描电子显微镜系统分析了DZ125合金铸造空心叶片表面的夹杂物类型和分布,发现涡轮叶片外表面夹杂物主要是Al_2O_3和ZrO_2,大尺寸的Al_2O_3和ZrO_2夹杂物主要为外来氧化物夹杂。同时发现涡轮叶片表面最外层会形成HfO_2层,在HfO_2层下面会形成厚度更薄的Al_2O_3与SiO_2复合氧化层,叶片表面的氧化层容易形成厚度很薄的内生非金属夹杂物。

DZ125L合金后挡块机械加工裂纹成因分析

采用DZ125L合金制备某型航空发动机后挡块时,发现经机械加工后工件大批量产生磨削裂纹缺陷。通过化学成分分析、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等方法,对裂纹的形成原因进行了研究。分析其主要原因是由于合金在真空浇铸过程中,合金熔炼真空度过低,或者型壳放置过久内部型面剥落,导致合金中存在大量Al2O3夹杂物所引起的。采用新的型壳并在真空度高于1×10-1条件下浇铸即可避免此类缺陷产生。

DZ125合金涡轮叶片榫头缺陷成因分析

采用DZ125合金制备某型航空发动机涡轮叶片时,发现叶片榫头处存在大量缺陷而报废。通过金相检验(OM)、扫描电镜分析(SEM)等方法,对缺陷的形成原因进行了研究。结果表明,叶片榫头处的缺陷为大尺寸的疏松。由于合金终凝温度较低,在浇注叶片时容易造成榫头部位凝固滞后,从而产生大量疏松。通过延长保温时间、降低抽拉速度等方法,可以大大减少涡轮叶片中此类缺陷的存在。

DZ125L合金叶片表面夹杂物研究

利用扫描电镜(SEM)及其附带的X射线能谱仪分析了DZ125L合金叶片表面夹杂物的分布区域和类型,发现夹杂物主要分布在叶背上,且存在两种类型的表面夹杂物:第一种为Al_2O_3和SiO_2的混合物,第二种为Al_2O_3。第一种夹杂物可能是由合金溶液和型壳材料的界面反应直接造成的化学粘砂。第二种夹杂物可能是由合金溶液和型壳材料的界面反应间接造成的物理粘砂。抑制合金溶液与型壳材料的反应是减少叶片表面夹杂物的关键。

DZ125合金涡轮叶片表面点状缺陷分析

利用扫描电镜(SEM)及其附带的X射线能谱仪分析了DZ125合金叶片表面"墨点"缺陷分布区域和类型,发现夹杂物主要分布在叶背上,且缺陷由三种类型的氧化物构成:第一种为HfO_2,第二种为Al_2O_3,第三种为SiO_2。产生墨点缺陷的原因有二:一是DZ125合金中含有的活泼元素Hf在高温下与型壳材料发生反应;二是型砂中碱金属氧化物超标。

高压涡轮导向叶片裂纹原因分析与控制

针对定向凝固过程中高压涡轮导向叶片存在沿柱状晶晶界开裂的现象,分析了高温合金柱状晶凝固收缩机理及材料成分对热裂倾向的影响,并对陶瓷型芯高温形变、陶瓷型芯对金属收缩的阻碍等进行了分析。结果发现,定向凝固柱状晶晶界裂纹与晶界结构、合金收缩受阻、陶瓷型芯的形变与漂移有一定的关系。通过采取调整叶型壁厚、陶瓷型芯定位、调整材料成分等措施来抑制定向凝固叶片沿晶界开裂的倾向。