鎳基高溫合金單晶葉片成型技術(shù)基礎(chǔ)研究.pdf

1、對于鎳基高溫合金，采用合適的單晶定向凝固工藝可使合金的使用溫度提高30-50度、持久性能提高10％-30％。但是，由于單晶制備過程中的各種因素的干擾，單晶葉片的制備過程中很容易出現(xiàn)各種缺陷，最終造成了目前單晶葉片成品率低、葉片性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國外同類產(chǎn)品的現(xiàn)狀。
　　 而所有這些缺陷的形成，除了合金本身的性能以外，都與單晶葉片的制備過程具有緊密的聯(lián)系。因此，如何通過單晶葉片的制備過程的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)單晶葉片的制備成功率與葉片性能的同時(shí)提高

2、是單晶葉片制備過程的核心與關(guān)鍵。
　　 圍繞這一關(guān)鍵，本論文針對鎳基高溫合金單晶葉片的制備過程開展了全面的研究工作。
　　 首先為實(shí)現(xiàn)單晶葉片的成功制備，需要設(shè)計(jì)、制備出合適的定向凝固設(shè)備。根據(jù)鎳基高溫合金單晶葉片定向凝固的特點(diǎn)，選擇了Tamman-Bridgeman法作為定向凝固設(shè)備的設(shè)計(jì)路線。并根據(jù)實(shí)際鎳基高溫合金單晶葉片的尺寸等要求確定了定向凝固設(shè)備的各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)。
　　 借鑒現(xiàn)有定向凝固爐的設(shè)備特點(diǎn)，通過

3、對熔煉部分、高溫加熱部分、冷卻區(qū)部分、型殼牽引部分、溫度測量及控制系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等相關(guān)部分的考察、論證，設(shè)計(jì)出了滿足鎳基高溫合金單晶葉片定向凝固生長的定向凝固設(shè)備。并且基于鎳基高溫合金單晶葉片結(jié)構(gòu)復(fù)雜的特點(diǎn)，構(gòu)建了定向凝固過程自動(dòng)控制平臺(tái)。通過設(shè)備熱調(diào)試，證明設(shè)計(jì)的定向凝固爐具有穩(wěn)定的溫度場。
　　 要獲得合格的單晶葉片，首先要形成單個(gè)晶核。論文中確定了“自生籽晶法”作為鎳基高溫合金單晶葉片單晶核的形成方案，并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的螺旋選

4、晶器。由于葉片截面發(fā)生形狀改變時(shí)很容易產(chǎn)生雜晶，基于這一特點(diǎn)，通過蠟?zāi)＝M合方式的實(shí)驗(yàn)，確定了正置式作為葉片的蠟?zāi)＝M合方式。
　　 合格的型殼是葉片制備的先決條件。借鑒經(jīng)驗(yàn)確定了氧化鋁基的漿料配方與型砂粒度配比，經(jīng)過涂掛、干燥、脫蠟、焙燒等環(huán)節(jié)制備了適合單晶澆注用型殼。
　　 最后依托設(shè)計(jì)的定向凝固爐成功完成了鎳基高溫合金單晶葉片的澆注工作。并通過實(shí)驗(yàn)初步建立了鎳基高溫合金單晶葉片制備工藝體系:熔體溫度1550℃，上區(qū)預(yù)熱