發(fā)布時(shí)間：2020-09-17 14:41

　　 單晶葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端核心部件,其制造工藝是衡量一個(gè)國(guó)家航空工業(yè)水平的顯著標(biāo)志之一。本文在分析國(guó)內(nèi)外單晶葉片制造技術(shù)及發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,圍繞精鑄成品率極低問(wèn)題,結(jié)合高溫合金的磁懸浮冶煉、單晶葉片凝固過(guò)程,展開(kāi)優(yōu)化仿真研究;在快速精鑄工藝中,對(duì)DD5合金進(jìn)行螺旋選晶效果影響因素分析,通過(guò)選晶器組織演化過(guò)程仿真并開(kāi)展了相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究。詳細(xì)內(nèi)容如下:首先,在高溫合金冶煉的磁場(chǎng)強(qiáng)度和流-固耦合散熱理論的基礎(chǔ)上,分析了冷坩堝底部形狀、高度對(duì)其磁場(chǎng)強(qiáng)度、能量利用率的影響,以及冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對(duì)其散熱的影響;借助Workbench中的磁場(chǎng)模塊,分析了底面形狀、高度的冷坩堝磁場(chǎng)強(qiáng)度、能量利用率,結(jié)合流-固耦合模塊分析了冷坩堝分瓣散熱系統(tǒng)的流場(chǎng)、壓力場(chǎng)和溫度場(chǎng)分布,獲得了冷琳?qǐng)遄罴训牡撞啃螤�、高度和冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)其次,在單晶葉片定向凝固的凝固過(guò)程中和螺旋選晶器微觀組織演化過(guò)程中的理基礎(chǔ)上,分析了抽拉速度對(duì)單晶葉片的凝固過(guò)程和螺旋選晶器微觀組織演化的影響;借助ProCAST軟件和CAFE模塊,分析了不同抽拉速度對(duì)單晶葉片凝固過(guò)程中的溫度場(chǎng)、糊狀區(qū)、二次枝晶臂間距和螺旋選晶器內(nèi)組織演化、晶粒數(shù)量變化的影響,獲得了最佳抽拉速度5mm/min左右。最后,基于面成型光固化快速制備螺旋選晶器鑄型,選用DD5合金材料,研究了不同抽拉速度下的螺旋選晶性能,通過(guò)觀察引晶段、選晶段不同截面的晶粒、金相組織和枝晶臂間距變化規(guī)律,建議特定工藝條件下最佳抽拉速度為Smm/min左右。
【學(xué)位單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V232.4;TG132.3
【部分圖文】：

西安科技大學(xué)碩士學(xué)位論文片制造技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀機(jī)渦輪葉片的發(fā)展歷程經(jīng)歷了三個(gè)階段，主要包括細(xì)晶強(qiáng)化、定圖 1.1 所示。近 50 年來(lái)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片的溫度承受大小由升到了上世紀(jì)末的 1500℃左右。經(jīng)過(guò)定向凝固工藝產(chǎn)生的鎳基高承載溫度提高了 25℃~50℃，并且渦輪葉片的承載溫度每增加 25役壽命提高 3 倍有余�？梢哉f(shuō)這個(gè)突破是高溫合金、葉片精鑄工熱涂層多方面共同努力所取得的巨大成就[13-15]。

圖 1.2 高溫合金發(fā)展歷程[21]片定向凝固技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)高溫合金的耐熱度提出了更高溫合金的順利研發(fā)，帶來(lái)了單晶高溫合金研發(fā)的黃金時(shí)度提高 30℃的 PW1484 高溫合金的順利研發(fā)[22]，說(shuō)明渦輪葉；接著以 CMSX-4[23]、RenéN5[24]、PWA1426[25]等為代表的問(wèn)世；接著相對(duì)第二代溫度提高 30℃的第三代葉片高溫合6]和 RenéN6[27]。接著以 TMS-138、TMS-162、TMS-238 為溫合金成功出現(xiàn)[28]。使我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合新能取得了極冶煉工藝也在不斷的發(fā)展，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的高溫合金冶煉，由于電磁力的軸向分量對(duì)合金起到懸浮作用，使得材料避免了坩堝材料對(duì)熔煉材料的污染；徑向分量對(duì)液態(tài)材料起越來(lái)越高，避免傳統(tǒng)工藝重復(fù)熔煉造成的能源浪費(fèi)和環(huán)境污熔煉技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，應(yīng)用范圍擴(kuò)展到活潑金屬及單也取得了增加，并且純度也越來(lái)越高[29]。

圖 1.2 高溫合金發(fā)展歷程[21]葉片定向凝固技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)高溫合金的耐熱度提出了更高代高溫合金的順利研發(fā)，帶來(lái)了單晶高溫合金研發(fā)的黃金時(shí)期溫度提高 30℃的 PW1484 高溫合金的順利研發(fā)[22]，說(shuō)明渦輪葉片段；接著以 CMSX-4[23]、RenéN5[24]、PWA1426[25]等為代表的的功問(wèn)世；接著相對(duì)第二代溫度提高 30℃的第三代葉片高溫合金問(wèn)10[26]和 RenéN6[27]。接著以 TMS-138、TMS-162、TMS-238 為代表高溫合金成功出現(xiàn)[28]。使我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的綜合新能取得了極大的冶煉工藝也在不斷的發(fā)展，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外最先進(jìn)的高溫合金冶煉熔煉，由于電磁力的軸向分量對(duì)合金起到懸浮作用，使得材料與，避免了坩堝材料對(duì)熔煉材料的污染；徑向分量對(duì)液態(tài)材料起到率越來(lái)越高，避免傳統(tǒng)工藝重復(fù)熔煉造成的能源浪費(fèi)和環(huán)境污染浮熔煉技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，應(yīng)用范圍擴(kuò)展到活潑金屬及單晶量也取得了增加，并且純度也越來(lái)越高[29]。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2820849