航空发动机铸造叶片工艺基准快速制备技术研究

高效数控加工是航空发动机叶片生产的发展趋势。针对目前铸造叶片数控加工中因基准不确定、难以实现高效加工的问题,提出了一种工艺基准快速制备技术。首先,通过在机测量或专用量具快速获取叶片型面数据。其次,设计含惩罚项的适应度函数,并采用改进的粒子群算法配准叶片型面数据及叶片理论模型。然后,以叶片叶身型面为基准在叶片榫头或辅助夹具上制备出工艺基准,保证后续数控加工中叶片装夹的准确性、快速性及可靠性。最后,经过实例验证,该技术可快速、高精度地实现铸造叶片基准的制备,满足了铸造叶片的高效生产需求。     

高温合金涡轮叶片材料的现状与发展

 本文回顾了自1956年以来,近三十年我国航空发动机铸造涡轮叶片的发展历史和现状,归纳了在此期间材料和铸造科研人员提供的铸造高温合金和铸造方法,满足了航空发动机的需要。 在铸造动叶片、空心叶片的陶瓷型芯、弥散强化合金的研究与运用计算机进行质量控制等方面都取得显著的成就。 着眼为将来发展高性能发动机,文中提出研究陶瓷和难熔金属材料以适应下列要求: 1.更高的工作温度 2.更高的表面稳定性 3.更高的力学性能 除了应不怕失败地发展上述材料外,还应考虑高温合金仍是550～1100℃下工作的发动机结构件材料,而且还要使用一段很长的时间。因此,要研究推广计算机的应用。难熔金属模具及真空压铸叶片工艺的改进,将提高叶片质量和代替传统的熔模铸造工艺。     

一种单晶涡轮叶片凝固过程及晶粒组织的数值模拟

建立了单晶涡轮叶片的有限元模型,采用有限元方法计算了叶片熔模精密铸造凝固过程的流场、温度场以及应力场。数值模拟结果可以为优化单晶叶片铸造工艺、改善叶片晶粒组织结构、提高叶片强度提供依据。     

K417G涡轮整体叶盘叶片裂纹原因分析与验证

针对K417G合金铸造涡轮整体叶盘在发动机试车考核中出现的叶片裂纹问题,基于裂纹叶片断口宏观、微观分析及低倍组织检查结果,开展了粗晶铸造和表面细晶铸造试样的力学性能对比测试及叶片共振转速分析。结果表明,整体叶盘叶片裂纹产生的主要原因是高压涡轮导叶数24激起的3阶共振,同时粗晶铸造和叶片根部厚度偏薄也降低了叶片的疲劳抗力。为此,采取改变高压涡轮导叶数、增加叶片根部厚度和改用表面细晶铸造工艺等措施,有效避开了叶片危险共振并提高了叶片的疲劳抗力。经后续试验验证考核,叶片采取上述措施后不再出现裂纹问题。     

编者的话

我们非常高兴能在苏联航空材料研究院单晶叶片技术代表团访华之际,将这本增刊特集奉献在读者的面前。 1991年5月28日至6月11日,中国北京航空材料研究所单晶叶片技术代表团访问了苏联航空材料研究院,开展了科研成果交流和技术合作,本刊主编也参加了这次活动。访问期间,中国专家作了铸造高温合金发展,精铸模料、型芯和壳型工艺,定向和单晶叶片技术等专题报告,并参观考察了苏联单晶叶片铸造设备和工艺,铸造基地,陶瓷材     

热处理制度对 K465 合金组织和性能的影响

研究了两种热处理工艺对K465铸造高温合金组织和力学性能的影响,并与原叶片合金进行了对比分析。采用普通工艺和热等静压工艺制造K465合金,利用光学显微镜和扫描电镜观察合金的显微组织形貌,测试了拉伸性能和持久性能。结果表明,与原叶片相比,K465铸造高温合金叶片的组织特点是,晶粒度较小、枝晶组织偏大、γ'相尺寸较大。热等静压工艺可消除K465合金中的铸造疏松,普通工艺叶片的疏松分布较密集。与普通工艺相比,热等静压工艺使合金中γ'相尺寸明显减小,枝晶组织致密化,拉伸性能和持久性能有所提高。K465合金中少量的疏松、致密的枝晶组织、规则的枝晶排列、较小的γ'相尺寸可能是决定叶片良好振动疲劳性能的关键因素。     

某发动机动力涡轮铸件研制

采用高温合金控晶铸造工艺,将动力涡轮的轮盘铸造成细晶,叶片根部铸造成平行于应力方向的柱状晶,并对铸件进行热等静压和真空热处理,脚了普通铸造动力涡轮叶片过早断裂的技术难题。     

某燃气发生器Ⅰ、Ⅱ级涡轮工作叶片精铸工艺分析

阐述了采用ЧС88Y-ВД合金铸造某燃气发生器Ⅰ、Ⅱ级涡轮工作叶片等轴晶铸造工艺：分析了首次试制生产中出现的问题及工艺上所采取的措施。     

FGH95-K418B双合金热等静压复合工艺研究

采用热等静压扩散连接工艺实现了FGH95高温合金粉末和K418B铸造合金之间的可靠连接.研究了热等静压复合连接工艺对FGH95-K418B复合界面的成分扩散、界面组织的影响,以及对叶片材料组织和性能的影响.结果表明,通过合理的工艺选择与改进,可以在保证对偶材料性能满足要求的前提下实现界面的良好扩散与结合.     

定向凝固涡轮叶片的发展和应用

三十年来,航空发动机涡轮叶片的发展经历了两次重大的变革,其一是:五十年代出现了真空熔模铸造涡轮叶片,在六十年代迅速取代当时占优势的锻造叶片而投入大量生产;其二是:六十年代兴起了采用定向凝固技术铸造的涡轮叶片,在七十年代得到广泛应用,取代原先的普通铸造叶片(特别是高压叶片)。这两次工艺上的重大变革,不仅有力地促进了高温合金的迅速发展,而且为空心叶片冷却技术的发展创造了极为有利的条件,综合的结果     

Ni3Al基IC6高温合金工程应用研究

IC6合金是在"863"计划支持下,由北京航空材料研究院研制成功的一种定向凝固Ni3Al基高温合金.选用该合金试制某新型航空发动机整体定向凝固Ⅱ级导向器叶片.由于该叶片尺寸大、形状复杂,给铸造工艺带来很大难度.经过合理设计浇注系统,实现了定向柱晶从叶身向缘板平滑过渡弯晶生长,有效地消除了叶身和缘板转接处的晶界裂纹,使叶片的毛坯合格率由原来的5%攀升到62%,超过了"863"计划规定的50%的指标.在此基础上,对Ⅱ级导向器叶片的铸造工艺稳定性,真空热处理工艺,叶片表面防护涂层工艺,返回料的应用进行了系统的工程应用研究.该叶片已通过技术鉴定,转入批生产,目前已生产65台叶片,在使用中工作正常,没有出现任何材料质量问题.     

涡轮叶片晶粒细化及热等静压技术的应用

论述了涡轮工作叶片晶粒细化方法的机理，温度参数的影响、铸造工艺及其试验效果，简要阐述了热等静压和热处理的应用技术及工艺参数等对叶片晶粒度、贫铬层、显微组织、力学性能及其尺寸的影响。     

DD6 合金涡轮叶片裂纹失效分析

为了确定DD6 合金涡轮叶片在工作过程中叶身排气窗处产生的裂纹的性质和产生原因,对裂纹叶片进行了外观检查、 断口分析、成分分析和组织分析。结果表明：DD6 合金涡轮叶片裂纹是叶片排气窗间隔墙内腔转接部位再结晶引起的疲劳开裂,再 结晶晶粒产生于叶片生产过程中固溶处理之后;叶片其他排气窗间隔墙内腔表面存在小裂纹,是在叶片生产过程的再结晶检测工 序中腐蚀液流进内腔侵蚀再结晶晶粒边界所致;并通过模拟试验再现了再结晶晶粒和小裂纹的产生。提出了增加叶片内腔再结晶 检测控制、改进叶片排气窗结构或铸造工艺的建议。     

锡基轴承合金质量攻关中的工艺措施

针对涡轮冷却器生产中出现的锡基轴承合金铸造缺陷，采取了一系列工艺改进措施，有效地保证了轴承合金的铸造质量。     

DZ125材料涡轮叶片榫齿磨削

叙述ＤＺ１２５高温合金定向铸造涡轮叶片齿磨削工艺试验及参数的确定。     

铸造涡轮叶片晶粒的控制

一、前言涡轮叶片在高温动负荷和温度急剧变化的恶劣条件下工作。它要求叶片材料具有良好的综合性能。但是铸造涡轮叶片原始晶粒组织比较粗大,均匀度差,且常常伴以柱晶,因此塑性和耐疲劳性能都较低。当前,在铸造过程中采用表面晶粒细化工艺,也就是在型壳表面层     

航空发动机涡轮叶片精密成形技术及其发展趋势

空心涡轮叶片一直是制约我国高性能航空发动机研制的瓶颈。针对空心涡轮叶片精铸合格率较低的问题,在讨论涡轮叶片精密铸造工艺的基础上,从精铸"控形"及"控性"两方面,对涡轮叶片精铸成形技术的研究成果进行了总结。此外,围绕未来更高性能航空发动机涡轮叶片,从材料、结构、工艺的角度对其发展趋势进行了讨论。分析认为,陶瓷基复合材料有望在发动机涡轮叶片上得到更广泛的应用。     

对提高K5高温合金中温性能途径的探讨

目前,镍基高温铸造合金在航空工业上已广泛应用,但这类合金存在一个共同缺点,就是在中温区间(650℃～815℃)存在一个低强度和低塑性区,即所谓“塑性谷”,而作为涡轮发动机的叶片榫头部分正好工作在这一温度区间,因此这一问题已引起国内外广泛的注意,从设计、工艺和合金化等方面进行了研究改进。我们所使用的K5镍基铸造高温合金虽然其高温瞬时强度和高温持久强度较好,但常     

石膏芯－金属型铸造高强度铝合金闭式叶轮

通过对石膏芯的制作工艺及ＺＬ－２０１合金整体闭式叶轮的铸造工艺研究，说明了：石膏芯的成分合理，工艺性良好，能用以获得复杂型腔及高精度曲形叶片；重力浇注式的石膏总－金属型铸造的ＺＬ－２０１合金闭式叶轮质量好、成本低、周期短，为高强度铝合金闭式叶轮的整体铸造提供了一条新途径。     

不锈钢精铸整流器排除夹杂的探讨

严格控制整流器夹杂缺陷是提高整流器一次精铸成型合格率的有效途径。精铸合金锭的质量及铸件铸造工艺直接影响铸件冶金质量。严格控制合金锭的纯洁度 ,改进铸造工艺 ,能有效地改善铸件冶金质量 ,防止夹杂缺陷的产生。