DZ125带小孔构件低循环/保载疲劳试验与分析

进行了定向结晶合金DZ125带小孔构件在高温下的低循环/保载疲劳试验.此构件试验用来部分模拟航空发动机气膜冷却的空心涡轮转子叶片, 试验方案根据空心涡轮转子叶片的几何特征和所承受的温度及载荷状况来设计.介绍了试验方案和试验结果分析, 包括寿命分析、试验裂纹扩展规律分析和金相分析.结果表明小孔应力集中和保载是构件破坏的主要原因, 孔边电火花加工特征对裂纹萌生起到决定性影响.      

铝基型芯剂的研究及在航空发动机叶片制造中的应用

目前,我国航空发动机空心叶片的制造普遍采用硅基型芯。因为硅基型芯具有比较高的强度,且脱芯比较容易,由于SiO_2熔点1610～1730℃,浇注时容易变形,导致叶片报废;铝基型芯的优点在于它的强度极高,抗变形能力强,(熔点是2050℃),但其脱除困难,尤其是金属铸件中异形铝基型芯的脱除相当困难,国内尚无成熟方法。     

某结构空心风扇叶片设计与分析

针对宽弦空心风扇叶片技术在大涵道比航空发动机设计中的应用研究,以某型宽弦风扇叶片为对象,探索了无芯结构空心风扇叶片结构设计和快速强度分析方法.定义了无芯结构空心叶片的几何特征参数,提出了1种基于NX Nastran快速强度分析方法,重点分析了加强筋数量、宽度对空心叶片强度和刚度的影响,并分析了制造偏差对结构设计的影响.结果表明:无芯结构宽弦空心风扇叶片设计方法可以实现无芯结构空心叶片结构设计和快速强度分析.     

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。     

涡喷—7甲（乙）发动机高温涡轮空心气冷叶片研制

本对我国第一代在航空发动机上采用的高温涡轮Ⅰ级导向和Ⅰ级工作空心气冷叶片的探索，研制和使用情况，分别做了较详尽的综述。可供从事高温涡轮空心气冷叶片研制的科技人员参考。     

定向凝固涡轮叶片高温低周疲劳的破坏特点

针对几何形状完全相同但材料不同的两种涡轮叶片,采用相同的试验方法进行高温低周疲劳试验,普通铸造K403合金叶片和定向凝固DZ22B合金叶片却在不同的部位破坏,K403合金叶片在试验考核的榫齿部位断裂,而DZ22B合金叶片的榫齿在叶身根部断裂前均未出现裂纹.为了解释上述试验结果,展开了两类叶片试验条件应力场的有限元分析和...     

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。     

定向凝固叶片类铸件热裂规律性研究

 针对空心叶片类铸件薄壁在定向凝固过程中横向收缩受阻的特点，采用薄板工字型试样，进行了定向凝固Al-Cu合金和Rene125合金的热裂倾向试验研究，并用凝固分析的方法对定向凝固叶片类铸件热裂规律性进行了讨论。     

DD3单晶镍基高温合金凝固过程的研究

 DD3合金是国产第一代单晶涡轮叶片材料,它去除了普通铸造高温合金中常存的微量合金化元素,使合金的初熔温度大大提高。这一特性使高温固溶处理得以在单晶合金中广泛应用,大幅度提高了合金的力学性能。同时,微量成分的调整,使得合金的凝固特性产生明显的变化。本研究工作通过对三种成分合金的凝固试验以及对凝固组织的显微分析来判断DD3合金凝固特性的变化规律。     

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。     

某发动机高压涡轮工作叶片故障与典型修理技术

为使叶片满足高温、高强度工作条件的使用要求,除在结构设计上采用复杂的空心气冷式换热结构和空-空换热器对冷却叶片的二股气流进行冷却,提高对叶片的冷却效果外,在修理过程中也制定了相当严格的技术要求,如多项试验检查要求和修理技术要求,以保证其各项技术指标及安全措施实施到位.     

宽弦空心风扇叶片大鸟撞击试验研究

为了建立钛合金空心风扇单叶片大鸟撞击试验方法，针对宽弦钛合金空心风扇叶片开展了大鸟撞击叶片位置敏感性分 析、鸟撞参数设计及鸟弹姿态控制研究，制定了大鸟撞击风扇叶片试验方案，完成了试验装置设计并进行了验证试验。结果表明：钛 合金空心风扇叶片对大鸟撞击位置敏感性强，撞击最危险位置为50%叶高处；通过采用人工明胶鸟弹、优化弹托和增加泄压段，可 有效提高鸟弹姿态控制精度；验证试验结果与设计预期吻合度良好，表明风扇叶片静止且鸟与风扇叶片的相对速度为工作状态下 的大鸟撞击试验可有效模拟大鸟撞击叶片的冲击历程。     

DZ22B高温合金定向叶片粘砂形成机制与抑制措施

采用SEM、EDS等分析手段研究DZ22B合金定向叶片粘砂层的微观形貌与化学组成。结果表明:合金熔体渗入型壳面层孔隙中,包覆部分陶瓷颗粒形成金属-陶瓷状粘砂缺陷;粘砂层主要成分为Al2O3,并含有Cr2O3和HfO2这两种合金熔体与电熔刚玉陶瓷型壳的高温界面反应产物;DZ22B合金定向叶片表面粘砂缺陷的形成机制是以热机械渗透粘砂机制为主;向型壳面层浆料中加入一定量的粘砂抑制剂,可显著改善电熔刚玉型壳面层抗合金熔体渗透性能,经浇注验证,叶片表面光洁无粘砂,呈现出明显的金属光泽。     

航空铸冶巨匠——记新中国航空材料的奠基者、领军人荣科

<正>20世纪60年代,我国在摸透和仿制成功从苏联引进的米格-21飞机的基础上,开始了自行设计第一架高空高速歼击机——歼8。设计歼8飞机的关键之一是能否研制出推力大、油耗低的新发动机。新发动机的核心部件是高温涡轮,而高温涡轮的关键又在于能否搞出强制冷却的空心涡轮叶片。空心涡轮叶片就成为发动机研制中关键的关键。这一飞     

缺陷对高温合金蜂窝板弯曲力学性能的影响

采用预埋缺陷的方法,制备含有面芯脱焊缺陷的高温合金蜂窝板,进行了三点弯曲试验,研究了缺陷形状、大小、位置和蜂窝芯取向对蜂窝板三点弯曲损伤模式和承载能力的影响.研究发现,含面芯脱焊缺陷的蜂窝板在缺陷受压部位产生反向鼓包,并沿着宽度方向扩展为完全破坏;随着缺陷尺寸的增大,蜂窝板承载能力逐渐降低;当缺陷位于三点弯曲受拉面时,蜂窝板具有更高的三点弯曲极限载荷,且矩形缺陷试样的弯曲极限载荷要高于相同缺陷面积的圆形试样.最后,利用LS-DYNA对含圆形缺陷高温合金蜂窝板的三点弯曲性能进行了数值模拟分析,得到其三点弯曲过程中的应力分布状态.     

电镀金刚石砂轮修整器

涡轮叶片的榫齿一般多采用铣削加工。由于叶片材料为耐热合金,加工精度又高,因此加工相当困难。而采用电镀法制造金刚石滚轮(成型磨削砂轮的修整器)的成功,实现了以成型磨削代替铣削,为涡轮叶片榫齿的加工开辟了一条新途径。这种方法也可使用在其它异型零件的成型磨削上。用电镀法制造金刚石砂轮修整器,首先用青铜制成一个与零件形状相反的阴模作为过渡基体,然后将金刚石与金属镍电镀在内表面上,其后放入钢制芯套,在芯套与电镀层之间浇注低熔点合金,将芯套与电镀层联成一体。最后将过渡基体剥除,露出金刚石,便得到所     

钛制空心进气导流叶片的酸洗

钛的富氧层,可以用腐蚀方法去除.清理高温富氧层,大都分两步,即用预处理松皮和酸洗法去除.低温(593℃以下)富氧层的清理,直接酸洗达不到预期效果,分两步,高温松皮办法就显得不合适.本文讨论了钛制空心进气导流叶片低温富氧层的松皮酸洗工艺,现已试车1000小时,还没有发现问题;也为后来不锈钢及高温合金使用这种工艺创造了条件,谨提出以供探讨.     

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.     

一种考虑复杂载荷和晶体取向相关性的镍基定向凝固合金疲劳寿命模型

针对镍基定向凝固高温合金疲劳寿命的晶体取向相关性,及定向凝固合金涡轮叶片使用过程中的复杂载荷问题,基于循环损伤累积(CDA)方法,引入方向函数修正,并综合考虑应力应变水平、应变比、保载时间及保载形式,建立了ω修正的CDA寿命预测方法。采用定向凝固高温合金DZ125的试验结果进行验证,预测结果与试验数据相比基本落在3倍分散带以内,显示出本文方法较好的适应性。