熔模精密铸造技术研究进展

熔模精密铸造是一种原料利用率高的近净成形技术,适合难加工类零件和复杂薄壁件的精密成形,是航空航天、先进制造等领域高附加值精密部件的重要生产技术。以高温合金、钛合金和钛铝金属间化合物为例,概述了熔模精密铸造技术在航空发动机叶片领域的应用,综述了型壳材料与型芯成形等技术的发展历史与研究现状。主要围绕耐火材料介绍了高温合金、钛合金等金属精密铸造型壳技术的特性与优缺点,重点介绍了氧化物陶瓷型壳的发展情况,最后结合金属-陶瓷界面反应和铸件氧含量控制这两个突出问题,评述了熔模精密铸造技术目前存在的难题与发展前景。     

复杂薄壁航空钛合金精密铸造型壳溃散性研究

研究了3种不同制壳工艺对型壳溃散性的影响规律,通过型壳试样的弯曲强度、断口物相、断口形貌的试验,探讨分析了3种型壳的溃散性;将3种制壳工艺在复杂薄壁航空钛合金某型号铸件进行生产实践,确定满足复杂薄壁航空钛合金精密铸造型壳强度与型壳溃散性需求的制壳工艺。     

Ti-6Al-4V熔模精密铸造充型及凝固过程计算机模拟

应用自行开发的基于微机上运行的铸件凝固 /充型计算机模拟软件 ,对Ti-6Al-4V钛合金薄壁件精密铸造的充型及凝固传热过程进行了模拟分析 .应用自行安装的多通道钨铼热电耦温度数据计算机采集、分析系统 ,测定了该钛合金起吊接头精密铸件的凝固冷却曲线 ,获取了该合金有关的凝固参数 .对包括上述零件在内的钛合金薄壁件精密铸造的充型过程及凝固传热的温度分布进行了数值模拟 ,模拟计算与实测结果合理吻合 .基于该研究可对其精密铸造工艺进行优化设计 .     

铸造钛合金补焊技术研究进展

铸造钛合金存在缺陷时可以通过补焊修复,在这过程中容易受到氢、氧、氮的影响而导致焊区出现裂纹、氧化、脆化等缺陷,由此影响到整个构件的整体性能,这都是由其自身的物理特性和化学特性所决定的。概述了铸造钛合金的补焊特性,并对补焊中常见的缺陷进行了分析;介绍了铸造钛合金补焊缺陷的检测方法,进而提出了控制补焊缺陷的有效防范措施;提出了补焊工艺参数的选择原则及注意事项;描述了各种铸造钛合金补焊方法的优缺点,并最终确定各补焊方法的选择原则及适用依据。随着钛合金铸件在航空、航天领域的广泛推广及应用,铸造钛合金补焊技术将成为其不断向前发展的一种不可或缺的制造工艺。     

钛合金HIP近净成形技术在航天上的应用

介绍了钛合金热等静压(HIP)近净成形的工艺特点及其在国内外航天领域的应用情况.与锻造、精密铸造、机械加工等传统成形方法相比,HIP近净成形钛合金综合力学性能高,节约原材料、成形周期短.由于产品的综合力学性能高、尺寸精度可控性好,HIP近净成形技术非常适合异型结构件特别是含空间曲面结构件的精密成形.     

立式离心场下钛合金熔体充填过程数值模拟

本文通过数值模拟方式研究了不同铸造工艺参数对立式离心场下钛合金熔体充填过程的影响,数值模拟结果显示铸型旋转方向直接影响合金熔体的充填顺序,进而影响其凝固顺序及缺陷形成.在给定的转速范围内,钛合金熔体的充填时间随铸型转速的增加而减小,因此,转速的增加有利于加快合金熔体充填速度,使合金熔体在较短的时间内迅速充填型腔.同时熔体的过热度及铸型温度的增加有利于合金熔体的快速充填.     

哈工大研制出钛合金熔模精密铸造粘结剂

困扰国内外多年的熔模精密铸造粘结剂水脱蜡难题现在得到了解决,哈工大材料学院李邦盛教授在有关钛合金熔模精密铸造课题研究中,独立研制出国内外首种可热水脱蜡的钛合金熔模精密铸造粘结剂,被国内权威的钛合金精密铸造专家评价为“创新性的重大突破”。 钛合金在航空、航天、船舶、兵器等国防和民用     

精密铸件反重力铸造凝固组织与缺陷控制研究进展

镍基高温合金、钛合金和铝镁合金等精密铸件是航空航天重大装备中重要的热端部件,目前,更高的使用温度、更大的构效比和更高的机动性等航空航天装备建设的需求,促使精密铸件向大型化、复杂化和薄壁化方向发展。反重力铸造技术具有充型稳定、压力可控等优点,是生产优质精密铸件的理想方法。早在20世纪70年代,国外就能够利用反重力精密铸造技术制造大型精密铸件。近年来,我国一些高校和研究院所也相继在反重力铸造方面开展了大量研究,在铝镁轻合金方面积累了大量经验,也具备了小批量生产能力。目前,国内的产品技术水平与国外还有一定的差距,特别是在高温合金反重力铸造方面,国内还处于起步阶段。在精密铸造过程中,疏松、裂纹、变形和尺寸超差等各类铸造缺陷的形成严重影响了铸件的使用性能,降低了铸造产品的合格率。基于此,结合反重力铸造工艺原理及技术特点,概述了反重力铸造技术的应用现状,详细综述了精密铸件反重力铸造过程中组织、缺陷的形成规律和重要的铸造缺陷预测模型,并对反重力铸造技术的发展趋势进行展望。     

低压铸造技术:发展历程、研究现状和未来趋势

低压铸造成型技术是现代大型薄壁复杂构件整体精密制造的重要研究方向之一。介绍了低压铸造技术的发展历程,概述了目前低压铸造技术的研究进展,重点对低压铸造充型过程和铸件合金材料的研究现状进行了综述和分析,探讨了充型过程和铸件合金材料研究中存在的问题,并提出了今后需要重点研究的方向。     

不同工艺下ZTC4钛合金铸件微观组织研究

目的 研究不同浇注工艺下ZTC4大型薄壁复杂结构铸件各部位组织的差异。方法 对大型复杂钛合金铸件结构进行分析，确定选取3种不同浇注工艺参数下典型铸件的厚大区、中厚区、薄壁区和厚薄转接区为研究对象，通过铸造钛合金β晶粒及α片层间距定量分析方法，对ZTC4钛合金铸件微观组织进行定量化检测，分析了铸造钛合金不同位置试样的β晶粒尺寸及α片层间距。结果 铸件各部分的β晶粒尺寸、α片层间距与铸件壁厚相关，随着试样厚度的增加，其β晶粒尺寸、α片层间距呈线性增大的趋势；对比不同工艺下1#，2#，3#铸件在相同位置处试样的β晶粒尺寸，发现2#铸件试样的β晶粒尺寸均存在明显的晶粒粗大现象。结论 通过铸造工艺可以调节改善钛合金铸件微观组织。     

TiAl合金精密成形技术发展现状及展望

TiAl合金是一种优异的轻质耐高温结构材料,在航空、航天、汽车、兵器等热端部件制造领域具有广阔的应用和发展前景,但其较低的室温塑性、韧性和较差的冷/热加工性能,限制了其工程化的进程.为挖掘TiAl合金的应用潜力,国内外研究机构和企业从材料设计、组织性能调控到成形工艺等方面开展了卓有成效的研究.总结了近年来国内外在TiA...     

电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用

钛合金是航空航天领域主要的轻质结构材料,强度高,但不易成形且回弹大,而电磁成形技术的发展为钛合金零件的精密高效成形提供了新的有效途径.从高速增塑、成形工艺、数值仿真3个方面综述了电磁成形技术在钛合金板材成形的应用研究情况,并结合笔者的研究经历对钛合金电磁成形中存在的问题进行了简要分析.在此基础上,着重综述了电磁成形技术下材料的成形性能与变形机理,进而综述了钛合金电磁胀形、电磁翻边工艺研究进展,并介绍了钛合金电磁成形多物理场耦合仿真技术,最后对未来钛合金板材电磁成形技术的发展进行了展望.电磁成形技术可以提高钛合金板材的成形性能;厚度接近集肤深度的高导电性低强度板材是优质的驱动片.为了进一步促进电磁成形技术在钛合金板材成形中的应用,需要开发更高强度的磁体线圈以及更优的驱动方式.     

ZTC4钛合金铸件组织晶粒度测定及评估方法研究

目的 针对大型复杂精密钛合金铸件等飞机关键结构件组织和性能的评估,提出了一种ZTC4钛合金铸件组织晶粒度的评估及分析方法。方法 通过对各类钛合金典型铸件的结构复杂性、凝固过程等关键因素进行分析,对铸件组织随机取样、试样制备与试样显示、试样检验、图像自动拼接、晶界描绘、图像处理测量和数据统计分析的组织定量表征方法。结果 确定铸件在取样过程中需要关注的重要因素,如壁面厚度变化、筋板的交接状态、铸型的种类以及浇冒口位置等,建立了反映铸件上性能的取样原则,建立了基于像素统计的组织定量表征方法,涵盖了晶粒最大尺寸、最小尺寸、平均尺寸和晶粒不规则度等指标。结论 该方法可以真实、准确、定量地反映钛合金铸件的显微组织特征,为钛合金铸件的综合评估提供基础数据支撑。     

Ti321钛合金轴箱铸件石墨型铸造工艺研究

目的 研究钛合金高铁轴箱铸件采用石墨铸型工艺时,铸件尺寸、成形及内部质量控制技术。方法 通过对高铁轴箱铸件的结构特点进行分析,针对铸件结构复杂、尺寸比较大、铸件成形比较困难、容易变形的特点,开展了铸型结构设计、铸件尺寸控制技术和铸件成形工艺等方面研究。采用多活块组合的石墨铸型,设计底注开放式浇注系统,利用Procast软件对高铁轴箱铸件的浇注方案进行了模拟分析。选用Ti321合金,设定合理的浇注参数,利用真空自耗电极凝壳炉对铸件进行浇注。结果 铸件成形良好,经过热等静压和后精整后的铸件,铸件内外部冶金质量和性能指标,满足客户标准要求,验证了方案的合理性。结论 铸件的计算机模拟对铸件工艺的设计提供了技术支撑,高铁轴箱铸件采用的石墨型浇注工艺比较合理。     

数值模拟在整铸涡轮精密成形中的应用现状

随着计算方法和铸造工艺的发展,数值模拟技术在铸造领域中得到了广泛应用.涡轮作为发动机上的重要热端部件,其结构伴随着发动机的更新换代,向着精密化、轻量化、薄壁化方向发展,数值模拟技术也成为铸造工作者控制涡轮质量的重要手段.目前相关学者通过铸造模拟软件对涡轮精密成形的充型过程与宏观物理场结果进行分析,依据模拟结果来改善铸造工艺,从而提高涡轮质量.综述了数值模拟技术在整铸涡轮精密成形研究中的应用现状,详细介绍为了提高模拟效率,在几何建模、网格划分等前处理过程的注意事项,并分析涡轮铸件充型过程、温度场和应力场模拟结果对缺陷预测和工艺优化的作用,指出整铸涡轮微观组织模拟的发展方向与涡轮铸件数值模拟进一步发展需要解决的问题.     

钛合金精密铸件基准传递形式应用综述

随着钛合金精铸工艺技术的日益提升,钛合金精铸因其低廉的成本以及灵活的制造工艺,特别是针对形状复杂的零件的时候,存在明显的优势,在现代制造业中占据了重要的位置。介绍了目前钛合金精铸件的基准传递形式在制造、检验、机加过程保持一致的重要性。在此基础上,着重综述了基准的作用以及基准的表现形式,对不同基准形式在使用时的优缺点进行了评述。最后,对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。     

基于数值模拟的杆状钛合金铸件熔模铸造工艺研究

根据杆状钛合金铸件的结构特点,分别采用顺序凝固理论和均衡凝固理论设计浇注系统,并利用数值模拟方法对两种浇注系统进行了仿真,分析了杆状钛合金铸件的温度场、应力场情况,确定了利用均衡凝固理论的铸造方案适合生产该铸件,根据模拟结果,对铸造工艺方案进行优化模拟。采用优化后的铸造工艺方案生产铸件,获得了合格的符合客户需求的杆状钛合金铸件。      

ZTC4钛合金铸件剖切控制方法

目的 通过比较民航飞机及发动机主要客户对航空用ZTC4钛合金铸件的首件工业化认证和批产周期性剖切的技术要求,提出对首件检测项目、周期剖切频率的建议。方法 总结了ZTC4钛合金化学成分、力学性能、显微金相剖切取样检测方法,并分析了部分铸件剖切测试结果及技术指标合理性。结果 化学成分附铸与铸件剖切测试结果接近,铸件不同取样位置成分均匀一致。力学性能从铸件本体剖切测试更具有代表性,剖切取样的位置及加工试样规格都对力学性能结果有较大影响。结论 应根据航空发动机钛合金铸件的应用及结构特点,制定明确的首件验证及周期剖切方法。化学成分、室温拉伸、沾污层、晶粒度、显微疏松等金相检查即能满足大部分铸件的剖切控制要求。     

三维金属微构件的微熔模精密铸造成形

利用微铸造工艺低成本制备具有三维复杂结构的微金属构件是微细加工技术的发展方向之一。文章利用超声细化工艺改进了现有的微熔模铸造铸型,获得了具有纳米微结构的低表面粗糙度（Ra-0.22μm）的微熔模型壳,并实际离心浇注成形了直径仅为100μm,长径比达到200的微细圆丝Zn-4Al合金微铸件,微铸件的表面粗糙度仅为Ra-0.51μm,且成形完整。