隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展,高溫性能優(yōu)異的鎳基高溫合金得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。高溫合金點(diǎn)陣夾芯翼舵作為一種新型翼舵結(jié)構(gòu),使用高溫合金增強(qiáng)了其高溫服役性能,同時(shí)點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)滿足翼舵輕質(zhì)、高強(qiáng)的設(shè)計(jì)要求。本文以K418合金為研究對(duì)象,結(jié)合熔模精密鑄造工藝,利用數(shù)值模擬對(duì)點(diǎn)陣夾芯翼舵的澆注系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),同時(shí)為解決大面壁薄壁件的缺陷問(wèn)題,探究了真空及不同壓力氣氛條件對(duì)鑄件充型凝固過(guò)程影響和加壓凝固對(duì)鑄件致密度和組織力學(xué)性能影響。本課題首先對(duì)5mm薄壁板件進(jìn)行研究,設(shè)計(jì)了底注階梯式和底注縫隙式兩種澆注系統(tǒng),利用數(shù)值模擬對(duì)其充型凝固過(guò)程進(jìn)行模擬,最終選用充型平穩(wěn)、鑄件縮松率低,變形量小的底注縫隙式澆注系統(tǒng)分析其真空及壓力氣氛下的充型凝固特征,結(jié)果表明:隨著壓力的增加,板件充型速度變慢,充型更加平穩(wěn),鑄件縮松率減小。接著分別在真空及壓力氣氛條件下澆注5mm薄壁板件,并對(duì)鑄件致密度和組織力學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明:加壓工藝試樣的密度較大,晶粒尺寸細(xì)小且分布均勻,一次枝晶間距小于真空工藝試樣,加壓工藝試樣的屈服強(qiáng)度高于真空工藝試樣,但延伸率低于真空工藝試樣,加壓工藝鑄件整體性能優(yōu)異。針對(duì)點(diǎn)陣夾芯翼舵的特... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

高溫合金作為發(fā)動(dòng)機(jī)熱端承力部件(a)及航空發(fā)動(dòng)機(jī)(b)示意圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文織為等軸晶。定向凝固柱晶高溫合金指用定向凝固技術(shù)制備鑄件的高定向凝固柱晶渦輪葉片制造工藝流程較短、成品率較高、檢測(cè)費(fèi)用較成本比單晶高溫合金葉片低[19]。單晶高溫合金是含有多種元素并采用和選晶技術(shù)制造的具有單一柱狀晶組織的鑄造高溫合金。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作在高溫度、高載荷、高轉(zhuǎn)速、復(fù)雜應(yīng)力、燃?xì)飧g等極為苛刻的因此其材料及其制備技術(shù)代表著一個(gè)國(guó)家制造業(yè)的水平，單晶渦輪葉國(guó)外譽(yù)為“皇冠上的明珠”，高溫合金發(fā)展趨勢(shì)如圖 1-2 所示。

圖 1-3 高溫合金空心葉片工藝示意圖[20]溫合金的合金化與熔煉工藝航空航天、船舶燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展，材料的使用溫度和性能要高溫合金對(duì)于難熔金屬鎢、鉬、鉭元素的含量提出要求，使度加大。鑄造高溫合金由于其鑄造成型的特點(diǎn)，允許在鑄造種合金元素，從而顯著提高了合金性能。為了滿足 1000℃左體介質(zhì)中抗氧化、抗腐蝕的要求，加入了大量的強(qiáng)化元素，如Nb、Co 等，以保證其優(yōu)越的高溫性能。18 合金(IN713c)的微觀結(jié)構(gòu)包括 γ 晶粒、碳化物、枝晶間(γ+γ′分布在 γ 基體中沉淀相 γ′。高溫合金依靠 Al、Ti 等元素與 物 γ′相（Ni3Al 或 Ni3Ti 等）的析出強(qiáng)化、部分細(xì)小穩(wěn)定 MC、內(nèi)彌散強(qiáng)化以及 B、Zr、RE 等凈化晶界[2, 21]。研究人員發(fā)現(xiàn) 比值和 Al+Ti 含量后：隨著 Al/Ti 比值和 Al+Ti 含量的增加，合金熱穩(wěn)定性得到提升[22, 23]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]熔模鑄造工藝對(duì)K418B渦輪導(dǎo)向器充型性能與晶粒組織的影響[J]. 李飛,侯正乾,趙彥杰,郝新,李振鋒,周堅(jiān).  鑄造技術(shù). 2019(03)
[2]Effect of pressurizing speed on filling behavior of gradual expansion structure in low pressure casting of ZL205A alloy[J]. Shan-guang Liu,Chuan-biao Luo,Guo-ai Li,Wen-lin Gao,Zheng Lu,Sheng-long Dai.  China Foundry. 2018(04)
[3]點(diǎn)陣夾芯結(jié)構(gòu)的參數(shù)分析與熔模鑄造[J]. 張亮亮,劉泗巖.  機(jī)電工程. 2016(11)
[4]A356合金3D Kagome點(diǎn)陣夾芯板低壓熔模鑄造工藝[J]. 董多,朱冬冬,賀慶,周兆忠,倪成員,魏尊杰.  特種鑄造及有色合金. 2016(11)
[5]鎳基高溫合金葉輪熔模鑄造過(guò)程的數(shù)值模擬[J]. 何波,周泓江,李建輝,孫長(zhǎng)青,張征義.  稀有金屬. 2016(03)
[6]鈦合金框架鑄件鑄造變形和應(yīng)力的數(shù)值模擬[J]. 崔新鵬,張晨,范世璽,南海.  特種鑄造及有色合金. 2015(03)
[7]熔模精密鑄造技術(shù)在航空工業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展[J]. 樊振中,徐秀利,王玉靈,劉建軍.  特種鑄造及有色合金. 2014(03)
[8]大型復(fù)雜薄壁高溫合金鑄件熔模精鑄技術(shù)的研究進(jìn)展[J]. 何樹(shù)先,王俊.  熱加工工藝. 2013(21)
[9]高溫合金大型薄壁鑄件反重力鑄造技術(shù)進(jìn)展[J]. 余志文,李發(fā)國(guó),張佼,董安平,孫寶德.  特種鑄造及有色合金. 2012(12)
[10]GH4169合金研制進(jìn)展[J]. 杜金輝,呂旭東,鄧群,莊景云.  中國(guó)材料進(jìn)展. 2012(12)

博士論文
[1]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

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



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