K4169高温合金复杂环形件熔模精密铸造工艺的研究

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1、硕士学位论文（工程硕士）K4169高温合金复杂环形件熔模精密铸造工艺的研究STUDYONINVESTMENTCASTINGPROCESSOFK4169SUPERALLOYCOMPLEXCIRCULARCASTINGS张敬凯哈尔滨工业大学2017年12月国内图书分类号：TG249.5学校代码：10213国际图书分类号：621.74密级：公开工程硕士学位论文K4169高温合金复杂环形件熔模精密铸造工艺的研究硕士研究生：张敬凯导师：孔凡涛教授申请学位：工程硕士学科：材料工程所在单位：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司答辩日期：2017年12月授予学位单位：哈尔滨工业大

2、学ClassifiedIndex:TG249.5U.D.C:621.74DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONINVESTMENTCASTINGPROCESSOFK4169SUPERALLOYCOMPLEXCIRCULARCASTINGSCandidate：ZhangJingkaiSupervisor：Prof.KongFantaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialsEngineeringAffiliation：A

3、ECCShenyangLimingAeroEngineCo.,Ltd.DateofDefence：December,2017Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要目前我国熔模铸造技术正在逐渐缩小与国外的差距，但对于整体铸造的高温合金机匣件，国内铸造水平还比较落后，存在冶金缺陷多、尺寸控制难度大和使用寿命短的问题，研究此类机匣铸件的熔模铸造工艺，为该类铸件在航空发动机中的进一步推广使用，有着重要意义。复杂环形件是发动机的重要机匣类零件，采用K4169高温合金铸

4、造成型，与以往研制的同类铸件相比，该件具有整体壁薄、热节分散、盲腔较多等特点。本文以复杂环形件为研究对象，得到一套合理可行的熔模铸造工艺参数，完成了铸件的研制及铸件的加工装机，并初步掌握了复杂环形件的熔模铸造工艺。研究了复杂环形件的熔模快速成型制造工艺、型壳制造工艺，通过对烧结参数和型壳制造参数的调整试验，利用快速成型技术在短时间内完成了熔模及型壳的制造。研究发现，每层铺粉厚度0.2mm熔模表面质量和尺寸要好于小型零件常用的单层铺粉厚度0.15mm，在100℃的白石蜡中二次浸蜡可以提高熔模的表面光洁度。前六层采用硅溶胶和硅酸乙酯交替法进行型壳制造，前四层采用80-1

5、00#刚玉砂，同时在相对湿度40～60%，温度23±2℃环境中，可以制造出未放置陶瓷型芯的复杂型壳。对浇注温度速度等相关参数计算并使用模数法对浇注系统进行设计，然后通过数值模拟技术进行修正，可以很好的设计复杂环形件的浇注系统并用于实际生产，试验表明，复杂环形件冒口的安全系数在1.2~1.5时，可以满足补缩要求。根据实际浇注结果进行模拟及修正后，采取浇注温度1480℃，预热温度950℃，浇注时间11s的工艺参数，可以获得冶金质量良好的复杂环形件铸件，并使铸件生产周期缩短了三个月。研究表明，复杂环形件各部位取样的室温拉伸性能比较接近，室温抗拉强度最高为992MPa，最低

6、为743MPa。屈服强度最高为885MPa，最低为671MPa。而1430℃单注试样的抗拉强度最高为1250MPa，最低为1092MPa，屈服强度最高为1135MPa，最低为987MPa。铸件厚大部位650℃高温持久寿命高于薄壁部位，但相比单注试样，持久寿命均明显下降关键词：K4169；复杂环形件；快速成型；模数法；力学性能I哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAtpresent,China'sinvestmentcastingtechnologyisgraduallyreducingthegapwithforeigncountries,However,f

7、orthewholecastofhigh-temperaturealloycasingparts,thelevelisstillrelativelybackward,themetallurgicaldefects,sizecontroldifficultyandshortservicelife,Itisofgreatsignificancetostudytheinvestmentcastingprocessforthecastingofsuchcasingsandtofurtherpromotetheuseofsuchcastingsinaeroengines.