先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展

  本文关键词：先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展，由笔耕文化传播整理发布。

第26卷 第3期

航 空 材 料 学 报

JOURNALOFAERONAUTICALMATERIALS

Vo.l26,No.3June 2006

2006年6月

先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展

曹腊梅,汤 鑫,张 勇,薛 明,李爱兰,盖其东,刘发信

(北京航空材料研究院,北京100095)

摘要:介绍近期国内外的高温合金近净形熔模精密铸造技术研究发展状况,重点介绍北京航空材料研究院在航空发动机高温合金涡轮叶片、整体叶盘以及导向器和机匣类结构件的精密铸造技术领域取得的研究成果。论述高温合金精密铸造技术的未来研究重点。关键词:高温合金;近净形;精密铸造;进展

中图分类号:TG132.3 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2006)03-0238-06

近净形熔模精密铸造是一种少(无)切削的特种铸造方法。铸件的工作面无需机械加工或只进行局部打磨,即可达到类似抛光铸件的尺寸精度和表面粗糙度。它是通过严格的工艺设计、使用精密制

造的模具工装、优质模料、铸型材料、优质的合金材料在专用的工艺装备上进行浇注和凝固结晶以及对铸件成形过程中各工艺环节和工艺因素的严格控制,获得高尺寸精度和低表面粗糙度,使用性能满足设计要求的铸件。它是精密高效的CAD/CAM/CAE技术、材料学、冶金物理与化学、环境与装备保障、精密成形控制、表征与无损检测等多学科交叉的综合技术。

高温合金近净形熔模精密铸造技术,主要针对航空航天动力系统热端部件,如涡轮叶片、整体叶盘、导向器、机匣类复杂异型结构特点和高温结构材料的物理化学特性形成的专用近净形熔模精密铸造技术,内容包括近净形铸造工艺设计、熔模材料与精密成形技术、高温陶瓷材料与精密成形技术、高温合金浇注成形与凝固结晶控制技术、铸件后处理与专用工装研究,以及工艺过程中质量控制方法和表征技术研究。

在相当长时期内,高温合金仍然会作为发动机关键热端部件的必选材料,愈来愈复杂的结构使熔模精密铸造技术成为精密成形的关键技术。因此高温合金近净形熔模精密铸造技术肩负着既要满足高温结构材料成形的要求,又要满足设计提出的结构与尺寸要求的双重任务。它必须使材料和设计发生

收稿日期:2006-02-21;修订日期:2006-04-11

作者简介:曹腊梅(1966-),女,研究员,主要从事高温合金精密铸造技术研究,(E-mail)lame.icao@。

两个转变,即材料向性能合格的铸件转变和设计图纸向精度与尺寸合格的结构件转变,以满足发动机的发展要求。

1 国内外发展概况

1.1 国外高温合金近净形熔模精密铸造技术的发展概况

上世纪70年代,美、英、苏等发达国家率先研究成功并应用于生产的高温合金近净形熔模精密铸造技术,随着后来的热等静压技术、高温合金过滤净化技术的发展使熔模铸件的冶金缺陷大大减少,性能显著提高。计算机技术的应用,更提高了熔模铸件生产的成品率和可靠性。而随着发动机推重比的不断升级换代,关键热端部件的结构和材料发生了巨大的变化,结构向整体、薄壁空心方向发展,要求使

用的材料在具有更高承温能力的同时必须具有更好的抗腐蚀性能、更长的持久寿命以及更低的成本,近年来制件的制造技术也取得了巨大进步。1.1.1 高温合金叶片近净形熔模精密铸造技术

上世纪80年代以来,国外对发动机的关键热端部件 涡轮工作叶片和导向叶片的结构、材料及制造技术进行了深入的革命性研究,已相继研制出具有高效气冷效果的叶片冷却系统、材料和制造技术,制造的部件已经通过发动机的全面考核,如多孔层板合金件、多孔层板合金铸造的单晶叶片、超气冷空心叶片、微叠层复合材料叶片以及相应的发散冷却(Lamilloy)、铸冷(CastCool)、超气冷(SuperCoo-ling)等用于超级气冷空心叶片制造的新技术

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RollsRoyce公司一直在致力于研究高推重比发动机的关键热端部件 Lamilloy和壁冷单晶叶片的结

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