TiAl合金增壓器渦輪鑄造組織的研究.pdf

1、γ-TiAl系金屬間化合物具有密度小、比強度高、高溫力學性能和抗氧化性能優(yōu)異等特點，是一種很有前景的高溫結(jié)構(gòu)材料。Ti-47.5Al-2.5V-1Cr(at.％)合金研制的增壓器渦輪已進入試車考核階段。但在試車考核中發(fā)現(xiàn)，增壓器渦輪通常在葉片尖端到葉片根部1/3處和心部發(fā)生失效。TiAl合金性能對組織依賴性較強，而鑄造工藝則是影響TiAl合金增壓器渦輪組織的重要因素?；诖?，本研究針對不同鑄造工藝下澆注的TiAl合金增壓器渦輪，通過對其

2、葉片和心部進行解剖，增壓器渦輪不同部位的組織特征進行研究，分析鑄造工藝參數(shù)對TiAl合金增壓器渦輪組織，缺陷和力學性能的影響，為尋找合理的熔模鑄造工藝參數(shù)，進一步改進和優(yōu)化鑄造工藝提供必要的基礎。 研究所獲主要結(jié)果如下： 葉片截面宏觀組織呈現(xiàn)三種組織類型：即葉片尖端由細晶區(qū)組成，包括細小的柱狀晶和等軸晶；葉片中間部位由整齊對長的柱狀晶和中心等軸晶組成；葉片根部由粗大的柱狀晶和等軸晶組成。無論葉片徑向截面和軸向截面組織，均

3、隨著葉片截面厚度的增加，柱狀晶尺寸增大。葉片軸向截面柱狀晶尺寸大于葉片徑向截面柱狀晶尺寸。 當軸頸直徑固定時，型殼預熱溫度由200℃升高到300℃，葉片等軸晶區(qū)所占體積分數(shù)變化幅度不大，當型殼預熱溫度達到400℃時，葉片截面等軸晶區(qū)所占體積分數(shù)大幅增加。在同一型殼預熱溫度下，當軸頸直徑變化范圍為40mm～50mm時，隨著軸頸直徑的增加，葉片截面等軸晶區(qū)所占體積分數(shù)增大。當型殼預熱溫度為300℃，軸頸直徑為45mm時，葉片截面柱狀

4、晶尺寸和等軸晶區(qū)所占體積分數(shù)最小，缺陷密度最小。 增壓器渦輪縱截面宏觀組織由柱狀晶區(qū)和最后凝固區(qū)組成。柱狀晶由葉片根部一端向增壓器渦輪中心對稱生長，最后在增壓器渦輪中心部位相遇，形成明顯的最后凝固區(qū)。增壓器渦輪縱截面微觀組織為全層片組織，柱狀晶內(nèi)的層片垂直于柱狀晶的生長方向，而最后凝固區(qū)主要由等軸晶層片團組成。 從增壓器渦輪底端到靠近軸頸一端，柱狀晶尺寸逐漸增大，柱狀晶的生長方向與增壓器渦輪軸線方向的夾角變化趨勢是先增大

5、后減小。對比五種不同工藝制度下澆注的增壓器渦輪，當型殼預熱溫度為400℃，軸頸直徑為45mm時，其縱截面柱狀晶尺寸最小，為577.2μm；當型殼預熱溫度為300℃時，軸頸直徑為45mm時，其縱截面最后凝固區(qū)等軸晶尺寸最小，為428.8μm。、當型殼預熱溫度為400℃，軸頸為45mm時，增壓器渦輪縱截面柱狀晶區(qū)鑄造缺陷密度最?。划斝蜌ゎA熱溫度為200℃時，軸頸直徑為45mm時，增壓器渦輪縱截面最后凝固區(qū)鑄造缺陷密度最小。 經(jīng)過12