熔模铸造型壳中的“茸毛”

在熔模铸造生产中,采用硅酸乙酯水解液作为粘结剂的多层型壳,经过焙烧后的型壳工作表面有时产生白色片状或絮状的“茸毛”(见图1)。具有“茸毛”的型壳浇注合金后,在铸件表面上产生密集的细小沟槽,一     

定向结晶时陶瓷与熔融合金的相互作用

本文研究了定向结晶时电熔刚玉陶瓷壳型与熔融镍基高温合金的相互作用。发现壳型内层的松散和着色,以及铸件表层损坏是由于合金中含碳会使熔融金属与刚玉陶瓷强烈作用,使陶瓷中含铬量由0.2％增至～1.2％,同时使铸件表面层贫铬。预先使电熔刚五吸收一定量的铬,可以减少和防止熔融合金中的铬转入陶瓷中。     

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。     

ZGCr17Ni2钢熔模精密铸件的黑斑

一、前言在熔模精密铸件生产中,ZGCr17Ni2不锈钢铸件的表面会产生一种特殊的缺陷,即表面生成黑色的斑点,俗称黑斑。本文对黑斑的组成及其生成过程,黑斑消除的方法及我厂所采取的工艺作初步的总结。 ZGCr17Ni2钢的化学成份为:C:0.05～0.12％,Si:0.80～1.5％,Mn:0.30～0.80％,Cr:15.0～18.0％,Ni:2.8～3.8％。合金在150公斤碱性中频感应电炉中熔炼,用铝及硅钙进行脱氧。壳型为硅酸     

基于ProCAST的高Nb-TiAl合金叶轮熔模铸造

通过铸造模拟软件ProCAST实现高Nb-TiAl合金叶轮熔模铸造充型凝固过程的模拟仿真,研究浇注充型工艺对合金熔体充型、缩孔缩松等充型凝固特性的影响,优化相应工艺;进行浇注实验与铸件的无损检测分析,并进行铸件的解剖分析验证缩孔缩松分布;使用附注试棒研究叶轮在室温和高温下的力学性能。结果表明:ProCAST软件对高Nb-TiAl铸件缩孔缩松预测较为准确,通过模拟仿真预测结果优化了工艺方案从而避免了铸件中大尺寸缩孔缩松的形成,在最终的铸件中只存在尺寸小于22μm的显微缩孔;所有铸件均实现完整充型,铸件室温抗拉强度约580 MPa,850℃高温抗拉强度约450 MPa。     

复杂型腔空心叶片气相渗铝工程化应用研究

对航空发动机复杂型腔空心叶片气相渗铝工艺、组织结构进行了研究,探讨了气相渗铝工艺的原理和机制.结果表明,采用舍Al 30％(质量百分比)的渗铝剂可实现空心叶片表面和内腔的同时渗铝,渗层深度可控、均匀性好,随渗铝保温时间的延长而递增,叶片表面渗铝层深度为20～60μm,内腔为5～20μm,渗铝层组织主要分为两个特征区,厚度比约为1∶1.外层铝为32％～36％(质量百分比)左右,内层铝约为l1％～l7％(质量百分比);外层主要由β-NiAl相,内层可能由β相,或β+γ'相,或γ'相组成.叶片经980℃、4h气相渗铝后,组织良好、性能优良,通过了航空发动机1000h持久试车考核,工程化应用前景广阔.     

大尺寸薄壁钛合金筒体结构的离心精密铸造

采用离心精密铸造方法,初步研究了铸造大尺寸薄壁钛合金筒体(直径660 mm,高750 mm,壁厚4 mm)的可行性。结果表明:离心转速较小时,Ti-6Al-4V筒体无法完整充型,而较大的转速可实现完整充型。对于完整充型的筒体,其内部疏松缺陷数量随转速提高而减少。对于给定转速和具有均匀温度场的型壳,筒体中疏松缺陷数量随熔液路径增长而增加。采用Y2O3面层型壳可获得无α壳层的表面质量良好的精密铸件,其内部疏松可通过热等静压消除。铸件的晶粒度随铸件截面厚度变化改变较大,需通过微合金化和后续热处理等措施加以调整。     

DD6单晶高温合金与陶瓷型壳的界面反应

采用光学显微镜、扫描电子显微镜及能谱等分析手段研究了DD6单晶合金与陶瓷型壳的界面反应。结果表明:DD6高温合金与陶瓷型壳的界面反应产物主要是Al2O3和Hf O2,同时伴随着少量Ta元素的析出;界面反应层的厚度为5~6μm,反应产物在合金/型壳界面的富集,能够抑制氧化反应的进一步进行;高温下DD6合金与陶瓷型壳润湿角为145~150°,降低型壳内表面的气孔率能够减少毛细作用的产生,从而有效抑制界面反应的产生。     

热处理对大尺寸铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响

研究了热处理对铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响.试验结果表明,对合金试样在Tα温度以上(1350～1400℃)进行热处理可以消除S-偏析,短时间内保温组织中会再次出现大量的β相,长时间保温后β相完全溶解并转变为α相,其冷却到室温变为片层组织;在Tα温度以下α γ两相区(1250～1330℃)由于γ相的存在不能消除S-偏析.合金试样经过1350℃/24h 900℃/30min/AC和1400℃/12h 900℃/30min/AC处理后,S-偏析都得到了有效的消除,并分别获得平均晶粒尺寸为210μm和 120μm的片层组织.     

Zn2+取代W型钡钴铁氧体的制备及其电磁性能研究

采用溶胶-凝胶法制备Zn2+取代W型钡钴铁氧体BaZnxCo2-xFe16O27(x=0.8,1.0,1.2)粉体。利用X-射线衍射、扫描电子显微镜、振动样品磁强计和矢量网络分析仪对样品进行表征。研究焙烧温度以及Zn2+取代量对W型钡钴铁氧体晶体结构的影响。分析不同Zn2+取代量下,W型钡钴铁氧体的微观形貌、磁性能以及微波电磁特性。结果表明:采用溶胶-凝胶法,在焙烧温度为1300℃时,可获得平均晶粒尺寸约为25.06～32.04nm,粒径分布均匀,颗粒尺寸约为3～9μm、部分形状规则且呈六角片状的W型钡钴铁氧体粉体;当x=1.2时,样品室温比饱和磁化强度Ms达最大值,为105.99 A.m2.kg-1;在4～11GHz频段内,样品的磁损耗随着Zn2+取代量的增加而增加,其值为0.2～0.8,而在11～18GHz频段内,磁损耗随着Zn2+掺杂量的增加而减小,其值为0～0.5。     

陶瓷型芯用材料及其组织的形成机理

本研究的目的是寻找制造重要铸件的陶瓷型芯的成分和工艺。为保证陶瓷壳型最佳的使用性能,可使用综合粘结剂—耐热有机硅清漆及细弥散碳化硅。这时在焙烧过程中在电熔刚玉颗粒上形成高致密性的细纤维膜状粘结剂。使用结晶石英粉和碳酸钙粉作为粘结剂时,电熔刚玉颗粒被与其烧结的和自身间烧结的石英颗粒所粘结,石英颗粒又形成特殊的骨架而保证了材料强度。     

精铸耐火材料——上店坩土的研究

一、概述精铸型壳的性能是影响铸件质量的主要因素之一。目前国内生产精铸叶片所用型壳一般以硅酸乙酯为粘结剂,以电熔刚玉作耐火材料制作而成。但是刚玉价格昂贵,供不应求。而且由于其中Na_2O含量较高,在1050～1100℃的高温下开始与酸性粘结剂硅酸乙酯中的SiO_2起化学作用,形成Na_2O—Al_2O3—SiO_2三元低熔点液态物质,使型壳高温强度急剧下降,以致经受不住外界压力(液态金属的动、静压力和造型砂的压力)而变形,使叶片增厚或减薄,满足不了无余量叶片铸造的要求。     

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。     

K4169合金整体导向环精铸技术及热处理工艺研究

介绍了K4169合金整体导向环铸件的研制过程与方法。研究获得了整体导向环铸件陶瓷型芯、蜡模和型壳制备、真空熔炼浇注工艺。针对K4169铸造高温合金偏析严重的特点，研究出了一种新的低成本的热处理制度：1150℃／4h，AC＋1095℃／2h，AC＋955℃／1h，AC＋720℃／8h，以56℃／h冷却到620℃／8h，AC。采用该热处理制度处理的K4169合金，力学性能优于采用航标规定的热处理制度处理的。重点分析了K4169合金铸件组织偏析产生的原因，并提出了解决措施。所研制的整体导向环铸件，其冶金质量、化学成分和力学性能满足铸件技术条件的规定。     

烧结温度对氧化铝基陶瓷型壳显微组织及力学行为的影响

采用选择性激光烧结(selective laser sintering,SLS)快速制备高温合金叶片用氧化铝基陶瓷型壳初坯,并结合高温烧结(high-temperature sintering)进一步提高陶瓷型壳的力学性能。研究不同烧结温度(1450～1600℃)对氧化铝基陶瓷型壳的抗弯强度的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析型壳的物相组成、断口微观形貌。结果表明:采用选择性激光烧结+高温烧结技术可快速高效地制备力学性能满足要求的陶瓷型壳,随着烧结温度从1450℃升高到1600℃,型壳的室温平均抗弯强度增大,并在1600℃时达到38.03 MPa;型壳的主要强化相为柱状莫来石相,且随烧结温度升高,型壳中莫来石相含量增加,石英相含量降低,方石英相含量先增加后有所降低;裂纹扩展形式从缓慢扩展转变为迅速扩展并引发瞬断,断口由撕裂状演变为平齐小断面,断裂方式由主要沿晶断裂向穿晶断裂转变,裂纹倾向于向晶内莫来石扩展。     

钛合金叶轮精铸成型数值模拟及实验验证

针对铸造钛合金叶轮叶片内部缺陷多和成型质量差的问题,通过设计两种浇注系统,运用有限元方法对浇注系统进行数值模拟,研究浇注系统设计优化对精铸的充型和凝固过程中流场、温度场及缩孔缩松的影响,在最优设计基础上进行熔模精铸实验,同时对其铸件的微观组织和力学性能进行检测与分析。结果表明:在型壳预热温度400℃、浇注温度1730℃,浇注时间8 s条件下,模拟结果得到底注式浇注系统充型、凝固质量好,铸件内部无缺陷;顶注式结构充型流场紊乱,存在卷气现象,同时铸件内部缺陷较多,故底注式多冒口结构浇注系统优于顶注式结构;对底注式系统进行了实验验证,铸件显微组织致密,拉伸屈服强度、断面收缩率和硬度分别为785.5 MPa、25.5%和301.67 HBW,力学性能较好,表面精度较高,符合高品质钛合金铸件的要求。     

铝合金涡壳类铸件浇注系统及冒口设计

航空燃油离心泵铝合金涡壳类铸件形状复杂、气密性要求高。要想获得致密性好的铸件 ,浇注系统及冒口的设计尤为关键。西安远东公司锻铸厂生产的某型附件涡壳Ａ及Ｂ两个铝合金铸件 ,由于浇注系统及冒口设计不同 ,铸件质量截然相反。涡壳Ａ铸件材料为ＺＬ10 5 /Ｔ5 ,轮廓尺寸见图 1,铸件重 2 .6 2ｋｇ ,带浇冒口重 5ｋｇ。加工后零件内腔和油路用压力为 0 .3ＭＰａ的空气在煤油中进行密封性试验 ,并保持 5ｍｉｎ ,且用 13± 0 .5ＭＰａ的煤油压力试验内腔油路强度 ,保持 3ｍｉｎ不允许渗油。图 1　涡壳Ａ铸件的浇注系统及冒口设计Ｆｉｇ .1　…     

表面再结晶对单晶高温合金SRR99中温持久性能及断裂行为的影响

利用喷丸预变形,研究了表面再结晶对SRR99单晶高温合金中温持久性能及断裂行为的影响.结果表明,表面再结晶对单晶合金中温持久寿命影响很大,760℃ /785 MPa条件下,厚度约为103μm的再结晶层(约占试样横截面面积8％)使合金中温持久寿命下降了约90％.再结晶层几乎没有承载能力,基体承受的实际应力增大,是导致合金持久性能下降的主要原因.此外,再结晶层与基体界面处的缺口效应也会使合金的持久寿命进一步降低.760℃/785MPa条件下,未再结晶试样的微观断裂方式为微孔聚集型断裂与滑移剪切断裂共存的混合型断裂,而再结晶试样则以纯滑移剪切的方式断裂.     

利用金属间化合物增强陶瓷钎焊接头强度

研究了Ag-Cu-Ti/加Ti/N i/Ti复合层钎焊S i3N4陶瓷的接头组织与性能。结果表明,钎缝中形成了以金属间化合物为高熔点相和Ag-Cu作为基体的组织。对界面反应层的观察表明,反应层分为两层结构。保温时间、连接温度、Ti箔和N i箔厚度及Ag-Cu-Ti钎料厚度均能影响接头组织和强度。在本实验范围内,其它参数一定的条件下,分别在30m in,970℃,Ti箔30μm和N i箔60μm及Ag-Cu-Ti片150μm时取得了最大强度值。     

磁盘磁头圆柱状浮动面研磨技术

本成果用于制作冠高为4μm～5μm、粗造度为Ra 0.025μm的圆柱形浮动块工作面的一种研磨技术。整个工作由一台自制研磨机实现。操作方便、研磨成功率在80％以上。粗造度可达到Ra0.025μm（浮动块材料是微晶玻璃）。 从干涉仪中观察到的表征圆柱面性能的光圈平直度、平行度和条纹数均满足设计要求。 该成果已成功地应用于磁盘磁头的制作。