工艺参数对DZ22-X定向凝固铸件表面缺陷及微观组织的影响
发布时间：2021-05-14 20:23
涡轮叶片,是航空发动机中承载应力复杂、且循环服役在大温度范围区间的关键热端零部件。镍基高温合金具备优异的高温综合力学性能,是制作涡轮叶片的首选材料。随着航空事业的不断发展,涡轮叶片的服役极限温度及载荷复杂程度不断提高,定向凝固技术在制造镍基高温合金涡轮叶片领域的应用,成为目前涡轮叶片开发研究的关键。本文针对生产Hf含量较高的DZ22-X合金定向涡轮叶片时,极易出现的表面粘砂和微观组织缺陷两个问题,以使用高纯度电熔白刚玉（α-Al2O3≥99.74 wt.%）耐火材料制作的陶瓷模壳、利用快速凝固法（HRS）制备的DZ22-X合金定向凝固试棒作为研究对象,重点研究了定向凝固DZ22-X合金铸件表面粘砂缺陷的分布趋势,测定了合金/模壳间界面反应产物种类,观测分析了关键定向凝固工艺参数对合金/模壳间界面反应的抑制减弱作用,并分析了不同种类合金/模壳间界面反应的反应机理。此外,还观测讨论了关键定向凝固工艺参数对铸态微观组织的影响。研究结果如下:高纯Al2O3陶瓷模壳制备DZ22-X合金定向试棒表面粘砂缺陷沿定...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 定向镍基高温合金的发展
1.2.1 定向镍基高温合金的微观结构组成
1.2.2 国内外定向镍基高温合金的发展历程
1.3 镍基高温合金熔模铸造及定向凝固技术
1.3.1 熔模铸造技术
1.3.2 镍基高温合金定向凝固原理
1.3.3 国内外镍基高温合金定向凝固研究进展
1.4 熔模铸造用陶瓷模壳研究现状
1.4.1 陶瓷模壳用耐火材料研究现状
1.4.2 陶瓷模壳用粘结剂研究现状
1.5 熔模铸造合金与模壳材料间相互作用研究现状
1.6 研究目的及内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
第二章 试验材料与方法
2.1 试验材料与设备
2.1.1 高温合金材料
2.1.2 蜡模材料
2.1.3 陶瓷模壳材料
2.1.4 试验分析材料
2.1.5 试验设备
2.2 试验步骤
2.2.1 蜡模组树
2.2.2 陶瓷模壳制备
2.2.3 界面反应及定向凝固试样制备
2.3 试验方法
2.3.1 陶瓷模壳材料微观形貌分析
2.3.2 合金/模壳界面微观形貌、化学成分及物相种类分析
2.3.3 定向凝固试样显微组织分析
第三章 DZ22-X高温合金与高纯Al_2O_3 陶瓷模壳的界面反应及粘砂缺陷
3.1 引言
3.2 高纯Al_2O_3 陶瓷模壳面层分析
3.3 定向凝固试样宏观表面粘砂物分析
3.4 合金/模壳界面反应产物形态表征
3.5 合金/模壳界面反应产物XRD与 XPS分析
3.6 定向凝固工艺参数对界面反应及粘砂缺陷的影响
3.7 本章小结
第四章 DZ22-X高温合金与高纯Al_2O_3 陶瓷模壳的界面反应类型及热力学分析
4.1 引言
4.2 化学反应热力学分析方法
4.3 反应产物为HfO_2 的界面反应热力学分析
4.4 反应产物为Al_(1.98)Cr0.0_2O_3 的界面反应热力学分析
4.5 本章小结
第五章 定向凝固工艺参数对DZ22-X合金微观组织的影响
5.1 引言
5.2 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态微观组织影响
5.2.1 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态枝晶形貌影响
5.2.2 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态枝晶间距影响
5.3 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态γ'相的影响
5.3.1 保温温度对定向凝固DZ22-X合金铸态γ'相的影响
5.3.2 抽拉速率对定向凝固DZ22-X合金铸态γ'相的影响
5.4 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态γ/γ'共晶组织的影响
5.4.1 保温温度对定向凝固DZ22-X合金铸态γ/γ'共晶组织的影响
5.4.2 抽拉速率对定向凝固DZ22-X合金铸态γ/γ'共晶组织的影响
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新与展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温合金单晶铸件中的杂乱共晶缺陷[J]. 马德新,王富. 铸造. 2019(12)
[2]熔模精密铸造技术研究进展[J]. 沈昀,郑功,冯辰铭. 精密成形工程. 2019(01)
[3]LMC法定向凝固抽拉速率对DD488单晶高温合金组织和持久性能的影响[J]. 陈晶阳,吴文津,李青,张明军,汤鑫,曹腊梅,肖程波. 金属热处理. 2018(06)
[4]DZ22B高温合金相变过程及凝固组织转变研究[J]. 刘亚男,杨伟. 华东交通大学学报. 2018(02)
[5]熔模铸造硅溶胶型壳的研究进展[J]. 陈合芝. 金属加工(热加工). 2016(11)
[6]吹砂、抛光及其电解腐蚀后处理对单晶高温合金表面组织和再结晶行为的影响[J]. 薛燕鹏,胡立杰,赵金乾,李嘉荣. 材料工程. 2016(02)
[7]DD6单晶高温合金与陶瓷型壳的界面反应[J]. 唐定中,刘晓光,李鑫,王丽丽,曹春晓,丁方政,陈昊. 航空材料学报. 2015(06)
[8]高温合金叶片单晶凝固技术的新发展[J]. 马德新. 金属学报. 2015(10)
[9]Al2O3型壳与DZ22合金的界面反应研究[J]. 姚建省,唐定中,李鑫,肖程波,刘晓光,周悍坤. 特种铸造及有色合金. 2014(06)
[10]长期时效对定向凝固高温合金DZ9组织和性能的影响[J]. 贾新云,黄朝晖,谭永宁,张强,张宏炜,赵希宏. 钢铁研究学报. 2011(S2)
硕士论文
[1]一种新型镍基高温合金的定向凝固研究[D]. 汤晓君.上海交通大学 2011
[2]TiAl基合金熔模精密铸造用型壳制备工艺研究[D]. 周浩.哈尔滨工业大学 2007
[3]定向凝固过程中陶瓷与高温合金界面研究[D]. 薛明.清华大学 2007
[4]热处理对镍基高温合金组织和性能的影响[D]. 郭永安.沈阳工业大学 2007
本文编号：3186271
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 定向镍基高温合金的发展
1.2.1 定向镍基高温合金的微观结构组成
1.2.2 国内外定向镍基高温合金的发展历程
1.3 镍基高温合金熔模铸造及定向凝固技术
1.3.1 熔模铸造技术
1.3.2 镍基高温合金定向凝固原理
1.3.3 国内外镍基高温合金定向凝固研究进展
1.4 熔模铸造用陶瓷模壳研究现状
1.4.1 陶瓷模壳用耐火材料研究现状
1.4.2 陶瓷模壳用粘结剂研究现状
1.5 熔模铸造合金与模壳材料间相互作用研究现状
1.6 研究目的及内容
1.6.1 研究目的
1.6.2 研究内容
第二章 试验材料与方法
2.1 试验材料与设备
2.1.1 高温合金材料
2.1.2 蜡模材料
2.1.3 陶瓷模壳材料
2.1.4 试验分析材料
2.1.5 试验设备
2.2 试验步骤
2.2.1 蜡模组树
2.2.2 陶瓷模壳制备
2.2.3 界面反应及定向凝固试样制备
2.3 试验方法
2.3.1 陶瓷模壳材料微观形貌分析
2.3.2 合金/模壳界面微观形貌、化学成分及物相种类分析
2.3.3 定向凝固试样显微组织分析
第三章 DZ22-X高温合金与高纯Al_2O_3 陶瓷模壳的界面反应及粘砂缺陷
3.1 引言
3.2 高纯Al_2O_3 陶瓷模壳面层分析
3.3 定向凝固试样宏观表面粘砂物分析
3.4 合金/模壳界面反应产物形态表征
3.5 合金/模壳界面反应产物XRD与 XPS分析
3.6 定向凝固工艺参数对界面反应及粘砂缺陷的影响
3.7 本章小结
第四章 DZ22-X高温合金与高纯Al_2O_3 陶瓷模壳的界面反应类型及热力学分析
4.1 引言
4.2 化学反应热力学分析方法
4.3 反应产物为HfO_2 的界面反应热力学分析
4.4 反应产物为Al_(1.98)Cr0.0_2O_3 的界面反应热力学分析
4.5 本章小结
第五章 定向凝固工艺参数对DZ22-X合金微观组织的影响
5.1 引言
5.2 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态微观组织影响
5.2.1 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态枝晶形貌影响
5.2.2 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态枝晶间距影响
5.3 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态γ'相的影响
5.3.1 保温温度对定向凝固DZ22-X合金铸态γ'相的影响
5.3.2 抽拉速率对定向凝固DZ22-X合金铸态γ'相的影响
5.4 定向凝固参数对定向凝固DZ22-X合金铸态γ/γ'共晶组织的影响
5.4.1 保温温度对定向凝固DZ22-X合金铸态γ/γ'共晶组织的影响
5.4.2 抽拉速率对定向凝固DZ22-X合金铸态γ/γ'共晶组织的影响
5.5 本章小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 创新与展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]高温合金单晶铸件中的杂乱共晶缺陷[J]. 马德新,王富. 铸造. 2019(12)
[2]熔模精密铸造技术研究进展[J]. 沈昀,郑功,冯辰铭. 精密成形工程. 2019(01)
[3]LMC法定向凝固抽拉速率对DD488单晶高温合金组织和持久性能的影响[J]. 陈晶阳,吴文津,李青,张明军,汤鑫,曹腊梅,肖程波. 金属热处理. 2018(06)
[4]DZ22B高温合金相变过程及凝固组织转变研究[J]. 刘亚男,杨伟. 华东交通大学学报. 2018(02)
[5]熔模铸造硅溶胶型壳的研究进展[J]. 陈合芝. 金属加工(热加工). 2016(11)
[6]吹砂、抛光及其电解腐蚀后处理对单晶高温合金表面组织和再结晶行为的影响[J]. 薛燕鹏,胡立杰,赵金乾,李嘉荣. 材料工程. 2016(02)
[7]DD6单晶高温合金与陶瓷型壳的界面反应[J]. 唐定中,刘晓光,李鑫,王丽丽,曹春晓,丁方政,陈昊. 航空材料学报. 2015(06)
[8]高温合金叶片单晶凝固技术的新发展[J]. 马德新. 金属学报. 2015(10)
[9]Al2O3型壳与DZ22合金的界面反应研究[J]. 姚建省,唐定中,李鑫,肖程波,刘晓光,周悍坤. 特种铸造及有色合金. 2014(06)
[10]长期时效对定向凝固高温合金DZ9组织和性能的影响[J]. 贾新云,黄朝晖,谭永宁,张强,张宏炜,赵希宏. 钢铁研究学报. 2011(S2)
硕士论文
[1]一种新型镍基高温合金的定向凝固研究[D]. 汤晓君.上海交通大学 2011
[2]TiAl基合金熔模精密铸造用型壳制备工艺研究[D]. 周浩.哈尔滨工业大学 2007
[3]定向凝固过程中陶瓷与高温合金界面研究[D]. 薛明.清华大学 2007
[4]热处理对镍基高温合金组织和性能的影响[D]. 郭永安.沈阳工业大学 2007
本文编号：3186271
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