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1、Vol.26No.6铸造技术Jun.2005FOUNDRYTECHNOLOGY525镍基高温合金铸造叶片表面细化机理的研究1,211131王狂飞,李邦盛,张,郭景杰,熊艳才,傅恒志(1.哈尔滨工业大学材料学院,黑龙江哈尔滨150001;2.河南理工大学,河南焦作454000;3.北京航空材料研究院,北京100001)摘要:选用K18合金和纯金属镍及不同的面层细化料,通过实验对比研究了镍基高温合金叶片表面晶粒细化机理。结果表明:在凝固过程中高温合金中的活性元素与面层涂料中的CoOAl2O3发生置换反应,生成与基体晶格相近的难熔细小钴颗粒,促进叶片表面形核率的增加,使
2、表面晶粒细化,从而提高叶片表面的抗疲劳性能。关键词:镍基高温合金;铸造叶片;表面晶粒细化中图分类号:TG132.3+3文献标识码:A文章编号:10008365(2005)06052503ResearchonSurfaceGrainRefinementinNiBasedSuperalloyofTurbineBlades1,211131WANGKuangfei,LIBangsheng,ZHANGZhe,GUOJingjie,XIONGYancai,FUHengzhi(1.DepartmentofMaterial,HarbinInstituteofTec
3、hnology,Harbin150001,China;2.HenanPolytechnicUniversity,Jiaozuo454000,China;3.InstituteofAeronauticalMaterials,Beijing100001,China)Abstract:SurfacegrainrefinementofturbinebladesinNibasedsuperalloyK18werestudiedbycomparisonofexperimentalresultsindifferentalloysandmoldsurfacematerials.Itisf
4、oundthattheSurfacegrainrefinementinturbinebladeseffectivelytoimproveresistanceofbladestofatigue,isattributedtotheincreaseofnucleationinducedbygenerationofCorefractoryparticulatewithsimilarlatticesizetomatrix,whichoccurswhenCoOAl2O3ofrefiningmaterialsisdisplacedwithactiveelementsofmoltens
5、uperalloyduringsolidificationperiod.Keywords:Nibasedsuperalloy;Turbineblades;Surfacegrainrefinement[1]铸造镍基高温合金,由于其具有高的高温持ISP1/3EDS/SC的真空感应精密铸造炉,它本身具有久强度和蠕变强度,以及易于制成空心或多孔型构3个独立的真空室,实现送料、送型壳和熔炼浇注的分件,利于对流和气膜冷却,有效提高工作温度,因而别进行,熔炼浇注真空室在熔化料的同时,还可以对型常常用来作为铸造涡轮工作叶片、导向叶片、涡轮盘壳用石墨发热体进行预热,因而温度控制准确
6、,实验精和燃烧室等。真空航空发动机叶片不但处于高温的度高。工作环境,而且处于交变载荷条件下,因此要求均匀对于有全细化料面层型壳,其使用的耐火材料和的细晶组织以改善低周疲劳性能及使用的可靠性,粘结剂均利于镍基合金的界面反应,型壳的表面层和传统上,铸造高温合金的晶粒细化采用将氧化钴涂第2层采用硅溶胶作粘结剂,并且加入了特定的添加[2、3]于精铸模壳的内壁上,但是,孕育剂的作用主要剂。其它加固层采用硅酸乙酯做粘结剂。配制面层涂是通过对铸件表面激冷提高形核率?还是作为形核料的粉料为混合烧制的铝酸钴细化料,配制的第二层质点,促进形核细化?本文就这方面的问题进行探的粉料为W40的白刚
7、玉粉。前2层的挂砂材料为刚讨,并设法找出影响涡轮叶片表面晶粒细化的主要玉砂,加固层的粉料和挂砂材料均为煤矸石。表面孕因素,以此来指导实际生产。育所使用的细化料的配置方法为,将20%的氧化钴1实验方法与材料(Co2O3)和80%的刚玉粉(Al2O3)混合后装罐球磨2h实验选用NiCrMoAlTiC系高温K18合金和以上混合均匀,在高温下烧结,通过离子扩散和界面反纯金属镍2种材料。合金的重熔及浇注采用型号为应而形成以刚玉为核心,其周围包附着氧化钴的铝酸钴混合料。母合金经重熔并经均匀化处理后浇入不同面层材收稿日期:200
