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普通精铸高温合金材料存在哪些问题?

普通精密铸造高温合金晶粒比较粗大,并有碳化物骨架进行强化,高温性能,特别是持久、蠕变性能较同成分变形高温合金优异,可提高使用温度30℃~50℃。然而,由于铸造工艺本身的特点,粗大的晶粒,严重的偏析和不均匀的成分以及不可避免的微观疏松等缺陷,致使拉伸强度特别是低周疲劳强度较差,塑性较低。

电热合金

普通精铸高温合金可以满足早期出现的航空发动机以及现代燃气轮机制作涡轮叶片和导向叶片等高温热端部件。先进航空发动机和先进燃气轮机已广泛使用性能更加优异的定向凝固柱晶和单晶高温合金制作涡轮叶片和导向叶片。然而,那些工作温度较低的低压涡轮叶片和导向叶片,特别是那些小型发动机的热端零部件,仍然可以采用普通精铸高温合金。

电热合金

但高温合金材料为了提高使用寿命,保证叶片安全可靠工作,必须提高材料本身的低周疲劳性能,使低压涡轮与高压涡轮相匹配。采用细晶铸造工艺使零件整体晶粒细化可以满足这一要求。为了降低制造成本,提高可靠性,无余量整体铸造叶轮在现代航空发动机及发动机的辅助动力装置,特别是小型发动机动力装置上得到了广泛应用。然而,由于叶轮周围布满了薄的叶片,而中间的轮盘又较肥厚。


采用普通精铸工艺,薄的叶片易形成细晶,不能满足高温蠕变性能的要求,而厚的轮盘则形成粗大晶粒,满足不了对屈服强度和低周疲劳的要求。采用细晶铸造并对工艺稍作改进就可使叶轮整体晶粒都细化,叶片根部晶粒较粗大,并成柱状晶,可以完满解决这一问题。


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