镍基单晶空心涡轮叶片定向凝固工艺控制及组织优化

发布时间：2022-09-27 13:57

　　航空发动机是飞机的动力装置,被誉为飞机的“心脏”,而涡轮叶片作为航空发动机中最关键的核心部件之一,工作温度高、应力复杂、环境恶劣。随着高推重比发动机的发展,涡轮叶片工作温度越来越高,叶片材料由镍基柱状晶向单晶发展,叶片结构由实心向空心发展,尤其是镍基单晶空心涡轮叶片是国际发展趋势,但国内在该领域研究刚开始,与国外差距大。本课题以一种新型镍基高温合金为研究对象,利用选晶法以及真空定向凝固法铸造单晶空心涡轮叶片,并对其组织进行研究分析,研究了抽拉速率对单晶空心涡轮叶片组织的影响规律;通过研究单晶空心涡轮叶片变截面杂晶生长规律,开发了新型导热技术,通过下移热障区,均匀叶片缘板处温度的方式以消除或减少叶片杂晶产生,并通过定向凝固实验加以验证;探究了单晶涡轮叶片在使用温度下抗氧化性能,为其氧化涂层设计及应用提供理论和实验依据。并获得如下研究结果:（1）匀速抽拉对单晶空心涡轮叶片组织的影响研究表明:在不同的抽拉速度,空心叶片的凝固组织均以枝晶形态生长;但随着抽拉速度的增加,叶片的凝固组织由粗枝状组织向细枝组织转变,枝晶干与枝晶间γ′相尺寸减小,（γ+γ′）共晶组织尺寸逐渐变小;空心叶片叶隼处枝晶的... 

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 选题意义
    1.2 镍基单晶合金发展现状
    1.3 单晶空心涡轮叶片制备工艺发展现状
        1.3.1 熔模铸造
        1.3.2 定向凝固
        1.3.3 气冷结构
    1.4 抽拉速度对叶片制备的影响研究现状
    1.5 单晶生长控制技术研究现状
        1.5.1 抽拉速率控制技术
        1.5.2 热导体技术
        1.5.3 引晶条技术
    1.6 叶片的抗氧化性能研究现状
    1.7 本课题的主要研究内容
第二章 实验材料与制备方法
    2.1 实验材料
    2.2 单晶空心叶片的制备
    2.3 实验方案
        2.3.1 匀速抽拉
        2.3.2 变速抽拉
        2.3.3 导热体环
        2.3.4 抗氧化性能
    2.4 试样的制备
        2.4.1 空心叶片试样的制备
        2.4.2 抗氧化性能试样的制备
        2.4.3 试样分析设备
第三章 抽拉速度对单晶空心涡轮叶片组织的影响
    3.1 引言
    3.2 匀速抽拉对叶片组织的影响
        3.2.1 选晶组织
        3.2.2 叶身组织
        3.2.3 变截面组织
        3.2.4 叶隼组织
    3.3 变速抽拉对叶片组织的影响
        3.3.1 叶身组织
        3.3.2 变截面组织
        3.3.3 叶隼组织
    3.4 小结
第四章 单晶空心涡轮叶片变截面杂晶控制研究
    4.1 引言
    4.2 杂晶生成规律研究
    4.3 导热体环的制备
    4.4 导热体环对变截面处组织的影响
        4.4.1 变截面枝晶生长规律
        4.4.2 变截面凝固组织形貌
        4.4.3 单晶成型性
    4.5 小结
第五章 单晶空心涡轮叶片抗氧化性能研究
    5.1 引言
    5.2 氧化动力学曲线
    5.3 900 ℃氧化产物组成与分析
        5.3.1 XRD成分分析
        5.3.2 SEM表面形貌
        5.3.3 纵截面形貌
    5.4 1100 ℃氧化产物组成与分析
        5.4.1 XRD成分分析
        5.4.2 SEM表面形貌
        5.4.3 纵截面形貌
    5.5 结论
第六章 主要结论
参考文献
致谢



本文编号：3681184