铸造工艺参数对高温合金法兰晶粒度影响.pdf

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1、制造技术研究2014年12月第6期铸造工艺参数对高温合金法兰晶粒度影响1222222胡德友孟祥炜彭艳锋崇贤博付利军肖文丰李曙光（1.天津航天长征火箭制造有限公司，天津300450；2.首都航天机械公司，北京100076）摘要：采用新型细晶铸造技术，通过合理控制浇注温度和模壳预热温度，研究了铸造工艺对K4202高温合金法兰晶粒度的影响。结果表明，浇注温度1335～1345℃，浇注速度18～25kg/s，模壳预热温度1080～1150℃时，新型细晶铸造技术制备的法兰铸件的微观晶粒度在ASTM4-ASTM6.5级，实现了全

2、截面均匀细等轴晶。关键词：新型细晶铸造技术；高温合金；晶粒度EffectsofCastingTechnologyParameteronGrainSizeofSuperalloyFlange1222222HuDeyouMengXiangweiPengYanfengChongXiaoboFuLijunXiaoWenfengLiShuguang(1.TianjinLongMarchLaunchVehicleManufactureCo.Ltd,Tianjin300450；2.CapitalAerospaceMachinery

3、Company,Beijing100076)Abstract：Forcontrollingpouringtemperatureandtemperatureofmouldreasonablybyusingnewcastingtechnology,theeffectofcastingtechnologyparameterongrainsizeofsuperalloyflangeisexplored.Theresultsshowthatgrainsizeofflangecastingmadeinnewcastingtech

4、nologystaysASTM4-ASTM6.5whenpouringtemperature,castingrate,temperatureofmouldis1335～1345℃,18～25kg/sand1080～1150℃respectively.Atthesametime,equal-axisfinecrystal-grainisdistributedevenlyoverwholecutoffcasting.Keywords：newcastingtechnology；superalloy；grainsize1引言

5、本文以K4202高温合金法兰为对象，开展铸造工艺对法兰细晶的研究。新型航天发动机因其深冷和高温环境，零部件要求具有优良的综合力学性能及抗燃气侵蚀能力，故广2工艺试验内容泛应用高温合金。常规铸造方法得到的高温合金铸件晶粒粗大、组织致密性差，难以满足航天用产品液压2.1试验材料及对象气密的要求。目前细化晶粒主要通过热控法、动力学精铸件法兰材料为K4202，见表1。最大直径[1]法及化学法三种途径解决，但热控法易存在缩松和184mm，高度为152mm，铸件整体壁厚为4mm，大、缩孔；动力学法对设备要求较高；化学法易产生夹杂

6、。小端尺寸相差悬殊，存在多个变截面。表1K4202高温合金材料成分元素CCrMoWTiAlFeMnSiBCeSPNi含量/%≤0.0818.54.54.52.51.25≤4.0≤0.5≤0.6≤0.015≤0.01≤0.01≤0.015其余根据铸件结构，法兰铸件浇注系统采用顶注+侧注的浇注方式，顶端设大浇口杯，防止快速浇注时合基金项目：工信部科技重大专项子课题2009ZX04006-042-03资助。作者简介：胡德友（1988-），助理工程师，材料加工工程专业；研究方向：高温合金细晶铸造。收稿日期：2014-11-1

7、722制造技术研究航天制造技术金液溅出，在大法兰上设环形冒口，侧法兰上设内浇本研究在60kg真空感应细晶炉上采用K4202母口，对法兰部位进行补缩。铸件及其浇注系统如图1合金重熔浇注，为保证薄壁铸件充型完整，设备内置所示。感应加热保温炉，可准确稳定控制模壳的预热温度和保温时间，试验测温设备为W-Re浸入式热电偶，设备如图2所示。铸件切取部位经磨抛后，用电解液浸蚀后显现晶粒形态，评定其微观晶粒度。2.3试验过程及结果2.3.1浇注温度对法兰铸件微观晶粒度的影响浇注温度的高低直接影响了金属液的过冷程度，图1法兰铸件三维图

8、从而影响最终铸件的晶粒度。浇注温度过高，铸件凝固时间长，容易造成晶粒粗大，浇注温度过低，薄壁2.2试验设备及方法铸件法兰无法充型完整，易形成浇不到及冷隔等缺陷。在设定浇注速度为18～25kg/s且模壳预热温度为880～950℃的条件下，设计了3种不同的浇注温度，分别为1370～1385℃、1350～1365℃、1335～1345℃。对于这3组方