K441合金导向叶片精铸工艺研究

摘要

本文通过研究K441合金导向叶片精密铸造工艺，分析了铸造裂纹和磨削裂纹的形成原因，通过改变精密铸造过程中型壳的涂制工艺和型芯的制备工艺，以及通过合金成分的控制和高温熔体过热处理，最终将铸件的合格率提高到了60％左右。
　　研究结果表明：交替法制备出的五层型壳比七层型壳有更好的退让性，对降低合金浇注过程中铸造裂纹的形成起到很大的作用。不同强化条件下和不同温度下1100℃烧结出的型芯比1050℃烧结出的型芯具有更高的抗弯强度。在室温条件下，低温强化的型芯具有最高的抗弯强度，高、低温强化型芯的抗弯强度次之，未经强化型芯的抗弯强度最低。在1350℃条件下，硅酸乙酯高温强化的型芯比硅溶胶高温强化的型芯具有更高的抗弯强度。但高温强化降低了型芯的成品率。
　　对铸件的裂纹分析表明，碳化物的析出数量多和在晶界析出是形成裂纹的主要原因。通过对熔体处理后合金的研究表明，熔体过热对碳化物的析出形态及性能影响较大；晶界碳化物的大量析出是导致合金拉伸性能低的主要原因；经高温熔体处理后的合金，一方面能够明显改变晶界粗大碳化物的分布状态，另一方面明显提高了力学性能；改变合金晶界碳化物的分布状态对降低合金的热裂倾向性具有积极的作用。熔体处理能够提高合金的室温强度及瞬时拉伸的塑性。
　　通过对合金中C含量的控制、采用高温熔体处理技术、采用合适的型壳制备技术和型芯强化方式以及空心型芯的制备技术，提高了铸件的合格率。

目录

K441合金导向叶片精铸工艺研究

STUDY ON INVESTMENT CASTING TECHNOLOGY OF GUIDE BLADE OF K441 ALLOYS

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 高温合金发展概况

1.2.1 铸造高温合金的发展

1.2.2 我国高温合金发展历程

1.3 镍基合金的强化特点和力学行为

1.3.1 固溶强化

1.3.2 第二相强化

1.3.3 γ'相析出沉淀强化

1.3.4 镍基合金蠕变期间((相的定向粗化

1.4 导向叶片用铸造高温合金

1.4.1 国外导向叶片用高温合金

1.4.2 国内导向叶片用高温合金

1.4.3 镍基铸造高温合金K441

1.5 熔模精密铸造技术

1.5.1 模料技术的发展

1.5.2 型壳技术的发展

1.5.3 计算机模拟技术的发展

1.5.4 熔模精密铸造叶片技术的发展

1.6 本文研究的目的、意义和内容

第2章 试验材料、设备及方法

2.1 实验材料

2.2 试验设备

2.3 试验内容及方法

第3章 K441合金高压导向叶片精铸工艺研究

3.1 型壳涂制工艺研究

3.1.1 试验方案

3.1.2 试验结果

3.2 型芯制备工艺研究

3.2.1 试验方案

3.2.2 试验结果

3.3 本章小结

第4章 导向叶片叶身裂纹形成机制研究

4.1 铸造裂纹观察与分析

4.2 铸造热裂纹形成过程分析

4.3 降低铸造热裂纹的方法

4.4 磨削裂纹观察与分析

4.5 本章小结

第5章 母合金成分的控制和浇注工艺研究

5.1 含碳量对叶片铸造工艺性能的影响

5.1.1 调整C含量和加入稀土元素

5.1.2 调整碳含量

5.2 浇注工艺的研究

5.2.1 熔体处理对叶片工艺性能的影响

5.3 熔体处理对合金组织的影响

5.4 本章小结

第6章 熔体处理对合金凝固组织及性能的影响

6.1 试验方法

6.2 试验结果与分析

6.2.1 熔体处理对K441合金组织的影响

6.2.2 高温熔体处理对K441合金力学性能的影响

6.2.3 断口观察与分析

6.3 本章小结

结论

参考文献

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致谢

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