氧化铝基陶瓷型芯研究进展

随着航空发动机涡轮前燃气温度的不断提高,现有高温合金材料的承温状况都已接近极限,因此,改善叶片冷却结构、提高叶片冷却效率已成为涡轮叶片设计与制造者当前追求的目标,而其关键技术则在于陶瓷型芯的制造     

基于3D打印技术的预研涡轮叶片精铸蜡型快速制造方法

针对航空预研涡轮叶片制造成本高、周期长等问题,提出一种基于光固化成型技术的涡轮叶片快速制造方法。根据涡轮叶片的结构特点设计蜡模模具及其冷却结构,采用光固化成型技术制造模具型壳和内植冷却流道,基于凝胶注模方法将氧化铝等陶瓷粉末填充于模具内腔,实现了涡轮叶片蜡模模具的快速制造;基于ANSYS模拟研究了蜡模模具和蜡模温度场分布;采用三坐标测量分析了涡轮叶片精度。研究结果表明:随形冷却流道明显改善了蜡模温度场的均匀性,缩短了蜡模的冷却时间,提高了蜡模的制造质量,金属涡轮叶片尺寸精度达到CT4~CT5等级,表面粗糙度Ra达到4.97μm,相对于金属模具制造方法,显著缩短了预研涡轮叶片的制造周期,大大降低了制造成本。     

精铸空心涡轮叶片模具虚拟修模方法

针对精铸空心涡轮叶片的精确控形问题,开展模具型腔优化设计中的虚拟修模技术研究.以某型号空心涡轮叶片为研究对象,采用数值模拟的方法,通过使用ProCAST软件对有限元模型进行计算,获得空心涡轮叶片的精铸位移场,基于位移场的反变形虚拟修模方法对模具型腔进行优化设计.经修模后的模具型腔仿真验证及模具型腔型号鉴定,结果表明,按...     

工艺所推出陶瓷型芯模具和增力夹紧装置

工艺所推出陶瓷型芯模具和增力夹紧装置涡轮叶片陶瓷型芯模具制造技术和模具快速增力夹紧装置，已由北京航空工艺研究所研制成功并通过专家鉴定。这套制造技术完整、实用、成本低，符合工程化要求；快速增力夹紧装置结构新颖，操作简便，为陶瓷型芯制坯提供了新装备，可满...     

精铸中石英玻璃陶瓷型芯质量的控制

用精密铸造方法生产空心涡轮叶片,特别是复杂型腔的空心叶片,陶瓷型芯的制造是一个十分重要的环节。我们采用以石英玻璃为基础的热压注法成型工艺制造高压导向叶片的陶瓷型芯,利用正交设计方法进行试验,以求找到较合适的材料配比和工艺方法,使型芯具有足够的常温和高温性能,较低的线收缩率及最小的裂纹倾向。通过试验,取得了以下方案配比: 型芯成份石英玻璃粉 75％熟料 15％铝矾土陶泥 8％氧化钛 2％石英玻璃粉粒度 40小时球磨     

熔模铸造空心涡轮叶片的断芯及解决措施

近代航空工业生产的喷气发动机,为了提高涡轮前进口温度,单纯的依靠提高涡轮叶片材料的耐热性能已经满足不了近代高性能发动机的要求,因为材料本身耐热性能的潜力已经不大。目前,空冷技术已在国内外的涡轮叶片和导向叶片上得到了广泛的采用,它可以使涡轮前进口温度至少提高120℃以上,从而提高了发动机的推力。采用石英玻璃型芯(以下简称型芯)形成的精铸涡轮叶片孔型就是一种新的冷却方式。由于型芯做成复杂异型孔形较困难,一般采用断面为圆形或椭圆形较多,圆形型芯直径达φ0.8～φ1.0毫米已经在国内用于批生产。在精铸涡轮叶片批生产中,直径为中φ1.0毫米的型芯往往在型壳和铸件中产生断芯,断芯位置在靠近转角R处。断芯与型芯材料、模具结构、模料、制壳工艺、铸件的凝固等因素有关系,经过试验和多年批生产实践已经掌握了断芯规律和解决方法,从而稳定了批生产质量,型壳断芯率由试制初期的70％以上降到10％以下,铸件中的断芯已基本消除。     

基于规则的涡轮叶片精铸模型递增转换技术

目前主要采用精密铸造成型辅以机械加工的方法来完成涡轮叶片的制造.在涡轮叶片制造过程中精铸模具的设计将是整个生产周期中的关键"瓶颈".而对于精铸模具的设计,保证其精度的关键就是模具型腔体的获取,即模型的递增转换.     

基于特征分解及模板库的涡轮叶片分模方法研究

为实现复杂涡轮叶片外形模具分模自动化,提出了一种基于特征分解及模板库的涡轮叶片分模方法.该方法运用离散和集成的思想,采用自动特征识别和人机交互特征识别的方式提取型腔体模型分解特征,将涡轮叶片的核心包络块分解为简单特征体,然后针对每个简单特征体,采用基于模板库的分模方法实现自动分模,从而有效地提高了涡轮叶片外形模具的设计...     

关于叶片陶瓷型芯研制与生产专业化的思考

对航空发动机涡轮叶片陶瓷型芯的需求及材料、结构和工艺进行了分析,提出了陶瓷型芯研制与生产专业化问题的看法和建议。     

燃气涡轮陶瓷零件的研究开发

俄罗斯中央航空发动机研究院的学者发表了小型航空燃气涡轮发动机耐热材料的研究过程和结果报告,他们开发了高温（耐２２００℃）陶瓷的涡轮叶片、燃烧室和轴承。叶片材料使用氮化硅和碳化硅,并以一级叶片为无冷却,提高效率２％,对燕尾进行振动疲劳和裂纹扩展的有限元分析。在燃烧室火焰筒的高温耐压试验中,由氮化硅制造的叶片未被破坏,而碳化硅制造的叶片被破坏了。开发的转子轴承的滚珠及座圈由氮化硅陶瓷制造,保持架系用碳制造,减少了冷却润滑燃气涡轮陶瓷零件的研究开发@陈敬之     

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。     

镍基合金空心叶片浇铸用硅基陶瓷型芯的制备及性能

采用热压注工艺成型氧化硅基陶瓷型芯。分析焙烧后型芯的化学成分、微观结构、孔隙率、线膨胀系数以及力学性能。结果表明:型芯的孔径呈多峰分布,且主要分布在0.1～5μm之间;从室温至1400℃,型芯的线膨胀系数随温度的升高而减小,在1170～1350℃之间其线膨胀系数下降趋势骤然加剧;经1200℃焙烧制备的陶瓷型芯主晶相为β-方石英相与无定形石英玻璃共存,经1550℃高温2h处理后型芯烧结程度提高,骨架致密度增大,孔结构更加分明,表面及内部裂纹的数量、长度均增大。采用实验室自制的硅基陶瓷型芯进行镍基高温合金单晶空心叶片的浇注实验,结果表明所制备的型芯可以满足单晶叶片精密铸造的要求。     

“热障涂层”主题征稿

选题背景现代航空发动机提高涡轮前进气温度,除了采用单晶高温合金,双层壁冷却技术、气膜冷却等冷却技术之外,还有一个重要技术就是热障涂层。热障涂层可以显著降低涡轮叶片的表面温度,大幅度延长叶片的工作寿命,提高发动机的推力和效率,因此热障涂层与叶片冷却设计技术、单晶高温合金材料技术并列,是先进航空发动机叶片的三大核心技术之一。     

实验条件下密流比对层板冷却叶片前缘冷却效果影响研究

<正>随着航空发动机涡轮前温度的不断提高,涡轮叶片的工作环境也日趋恶劣,尤其是前缘部分,由于直接受到高温燃气流的冲击,边界层比较薄,热流密度很高,为保证涡轮叶片的正常工作,需要对涡轮叶片进行有效防护。通常采用的方式主要有两种:一是叶片采用耐高温材料,二是对叶片采用有效的冷却方式。耐高温材料的研制周期长成本高,采用先进的冷却方式是目前更加实际可靠的方法。目前航空发动机内实际应用的冷却方式主要有气膜     

英国航空涡轮叶片的质量控制

涡轮叶片是航空发动机中最关键的部件之一,要求可靠地进行运转,因此对叶片的制造要求采用先进的铸造工艺,制定严格的验收标准,采用可靠的检验方法。这里介绍英国的一些情况。在英国,从事航空涡轮叶片铸造的公司都要得到英国民航当局或国防部的同意和许可。表1是目前英国航空涡轮叶片用合金的化学成分,成分要求严格控制,特别是有害元素例如铋要求控制在0.5ppm,银及铅要求控制小于5ppm。叶片广泛采用陶瓷型芯,叶片的层厚可以小到1毫米,芯子直径小到0.5毫米。     

带热障涂层涡轮冷却叶片冷却特性计算方法研究

阐述了航空发动机高温涡轮冷却叶片热防护系统流体动力与冷效特性计算方法。计算方法考虑了叶片隔热涂层对发动机气冷叶片冷却效果的影响,在发动机过渡态工作过程中考虑了叶片和隔热涂层的瞬态热传导,建立了瞬态带隔热涂层复合涡轮冷却叶片流体动力与冷效特性计算的计算模型,并完成了相应的程序编制。     

空心导向叶片陶瓷型芯模具设计

介绍了某航空发动机无余量涡轮向叶片复杂型腔陶瓷型芯模具设计，具有整体构思新颖，结构紧取模方例等优点，确保了铸件质量。     

强化处理对单晶叶片用氧化铝基陶瓷型芯的影响

对一种单晶叶片用的氧化铝基陶瓷型芯材料进行了特定的强化处理，研究其对型芯组织和性能的影响，发现强化后的陶瓷型芯体内形成了片状的莫来石晶体，其线膨胀峰值温度要比未经强化的型芯高出２００℃以上，高温性能得到了显著提高。     

强化处理对单晶叶片用氧化基陶瓷型芯的影响

对一种单晶叶片用的氧化铝基陶瓷型芯材料进行了特定的强化处理，研究其对型芯组织和性能的影响，发现强化后的陶瓷型芯体内形成了片状的莫来石晶全，其线膨胀峰值温度要比未经强化的型芯高出２００℃以上，高温性能得到了显著提高。     

航空发动机涡轮叶片高温振动疲劳试验的新方法

提出了航空发动机涡轮叶片高温(90 0℃)下振动疲劳试验的一种新方法。该方法对叶片采用电感应加热法加热,振动载荷通过电磁振动台施加;解决了采用电感应加热法加热时的一系列问题,如涡轮叶片加温设备选型、感应圈制作、电磁振动台隔热冷却、夹具设计、高温振动应力测量以及电磁干扰使振动台难以控制;比较了2种叶片温度测量方法的优劣,并列举了应用实例