大型復(fù)雜高溫合金鑄件在航空航天等領(lǐng)域有著廣泛和重要的應(yīng)用。由于結(jié)構(gòu)減重和高可靠性的需求,以機(jī)匣為代表的高溫合金鑄件向尺寸大型化、結(jié)構(gòu)復(fù)雜化和薄壁輕量化發(fā)展,導(dǎo)致鑄件在充型和凝固過程中容易出現(xiàn)欠鑄、縮松和晶粒粗大等問題,鑄件的合格率與力學(xué)性能均不能很好地滿足要求。因此,在良好充型的前提下實(shí)現(xiàn)凝固過程和組織的控制,成為大型復(fù)雜薄壁鑄件精密鑄造的重大技術(shù)難題。本文以K4169高溫合金為研究對(duì)象,采用微量元素調(diào)控和鑄造工藝優(yōu)化相結(jié)合的方法,重點(diǎn)考察了微量元素和熔體特性對(duì)合金凝固過程、組織和性能的影響,探索建立了熱控凝固、化學(xué)細(xì)化和熔體超溫處理相結(jié)合的精密鑄造新方法,實(shí)現(xiàn)了鑄件良好充型和晶粒組織的綜合調(diào)控。論文主要研究結(jié)果如下:（1）設(shè)計(jì)了一種用于高溫合金流動(dòng)性測(cè)試的螺旋型表征模型,制定了流線長(zhǎng)度定量分析方法。該流動(dòng)性模型具有尺寸小、測(cè)試范圍寬、重復(fù)性好和可反映合金充型最小厚度的優(yōu)點(diǎn)。（2）微量元素硼和鋯可有效提高K4169合金的流動(dòng)性,進(jìn)而改善鑄造性能。當(dāng)合金中硼含量為48-70 ppm時(shí),熔體流線長(zhǎng)度比原始合金提高了0.18-0.51倍;當(dāng)鋯含量為350-490 ppm時(shí),流線長(zhǎng)度比原始合金... 

【文章來源】：西北工業(yè)大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：131 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

大型復(fù)雜薄壁鑄件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)[23]

[25]。大型復(fù)雜薄壁鑄件充型和凝固過程中出現(xiàn)的缺陷如圖1-2所示。鑄件尺寸大型化使熔體的流動(dòng)長(zhǎng)度明顯增加，溫度場(chǎng)分布不均勻，熱節(jié)呈現(xiàn)數(shù)量大且分布廣，導(dǎo)致鑄件出現(xiàn)欠澆、冷隔、熱裂和縮松等缺陷。鑄件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化使壁厚突變和熱節(jié)分散，導(dǎo)致鑄件容易出現(xiàn)熱裂和晶粒尺寸不均勻，各部位力學(xué)性能差異較大，從而影響鑄件安全服役性能。另外，鑄件的大型化和復(fù)雜化使鑄件凝固和冷卻過程中的收縮受到很大限制。鑄件的大面積薄壁化增加了高溫合金熔體在薄壁結(jié)構(gòu)處的充填阻力，同時(shí)鑄件變截面部位的凝固順序難以調(diào)整，特別是鑄件的厚大部位凝固釋放的熱量導(dǎo)致薄壁處出現(xiàn)晶粒重熔而形成貫穿晶，并在薄壁處形成疏松和有害脆性相等凝固缺陷[7]。圖 1-2 高溫合金大型復(fù)雜鑄件的鑄造缺陷：(a) 欠鑄

圖 1-3 TCS 工藝示意圖[31]-3 The schematic diagram of TCS pro織示意圖[32]：(a) 凝固組織形貌，ematic illustration of solidification mohologies, (b) the relationship between控凝固工藝使最小壁厚為 1.2 m

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]高溫合金差示掃描量熱分析（DSC）的影響因素研究:升降溫速率和取樣部位[J]. 鄭亮,許文勇,劉娜,劉楊,李周,肖程波,張國(guó)慶.  稀有金屬材料與工程. 2018(02)
[2]一種高硼定向凝固合金的初熔行為及其對(duì)力學(xué)性能的影響[J]. 張洪偉,秦學(xué)智,李小武,周蘭章.  金屬學(xué)報(bào). 2017(06)
[3]B微合金化對(duì)HK40合金鑄造疏松的影響[J]. 丁賢飛,劉東方,鄭運(yùn)榮,馮強(qiáng).  金屬學(xué)報(bào). 2015(09)
[4]一種細(xì)晶鑄造鎳基高溫合金的組織與力學(xué)性能[J]. 楊金俠,孫元,金濤,孫曉峰,胡壯麒.  金屬學(xué)報(bào). 2014(07)
[5]高溫合金細(xì)晶鑄造新技術(shù)[J]. 趙京晨,燕平,彭艷鋒,孟祥煒,肖文豐,李曙光,張龍飛,陳興福.  航天制造技術(shù). 2013(06)
[6]電磁場(chǎng)對(duì)Inconel 625合金凝固組織及力學(xué)性能的影響[J]. 賈鵬,王恩剛,魯輝,赫冀成.  金屬學(xué)報(bào). 2013(12)
[7]高溫合金精密鑄造技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉林.  鑄造. 2012(11)
[8]Effect of Zr addition on precipitates in K4169 superalloy[J]. Li Yamin,Liu Hongjun,Liu Jie,Wang Zhipeng,and Hao Yuan (Key Laboratory of Non-ferrous Metal Alloys and Processing,Ministry of Education,Lanzhou University of Technology,Lanzhou 730050,China).  China Foundry. 2012(01)
[9]TiN細(xì)化劑對(duì)K4169高溫合金組織的影響[J]. 李相輝,曹臘梅,張勇,李愛蘭,谷懷鵬.  鑄造. 2010(12)
[10]金屬熔體結(jié)構(gòu)及其控制技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 堅(jiān)增運(yùn),朱滿,介萬奇.  中國(guó)材料進(jìn)展. 2010(07)

博士論文
[1]鎳基單晶高溫合金渦輪葉片平臺(tái)雜晶缺陷研究[D]. 李亞峰.西北工業(yè)大學(xué) 2018
[2]B和C對(duì)U720Li合金凝固偏析和熱加工塑性的影響[D]. 趙廣迪.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2017
[3]IN718系列高溫合金凝固偏析及均勻化處理工藝研究[D]. 繆竹駿.上海交通大學(xué) 2011
[4]Co、Zr、Cu在K4169合金中作用的研究[D]. 李亞敏.蘭州理工大學(xué) 2011
[5]高推重比航空發(fā)動(dòng)機(jī)整體精鑄燃燒室機(jī)匣用高強(qiáng)度高溫合金研究[D]. 陳偉.南京理工大學(xué) 2007
[6]K4169高溫合金化學(xué)法晶粒細(xì)化工藝及機(jī)理的研究[D]. 熊玉華.西北工業(yè)大學(xué) 2000

碩士論文
[1]高溫合金薄壁鑄件充填特性及鑄造工藝的研究[D]. 余志文.上海交通大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3322311