新型涡轮盘用高性能粉末高温合金的研究进展

综合分析了国外第3代粉末高温合金的化学成分、显微组织和点阵常数,总结出新型涡轮盘用高性能粉末高温合金的研发趋势,重点介绍了作者课题组与钢铁研究总院合作在国内率先进行我国新型第3代高性能粉末高温合金的初期研究工作与成果,并提出了研制高性能粉末高温合金的重点研究方向。     

镶铸双金属涡轮界面缺陷超声检测

针对镶铸双金属涡轮结构复杂的特性,开展了超声双探头法在结合界面区域检测方法的研究。首先,利用声线模型研究了超声声束对涡轮结合界面的覆盖及反射规律;双探头法利用有无缺陷处波幅差来判别缺陷;然后,用有限元分析软件对声波在涡轮内部的传播规律进行仿真。试验对象为带人工缺陷的涡轮,利用双探头法配合多角度楔块对其进行检测。结果表明,缺陷信号明显,缺陷定位精度高,绝对误差不超过2mm。     

镍基粉末高温合金FGH95涡轮盘材料研究

讨论了ＦＧＨ９５氩气雾化粉末高温合金中缺陷、粉末颗粒凝固组织及其相组成、粉末经过热等静压后显微组织与相组成、热等静压坯再经包套模锻后合金的组织与低周疲劳性能、以及热等静压坯再经挤压后合金组织的改善和热处理制度的改进。     

镍基粉末高温合金FGH95涡轮盘材料研究

讨论了ＦＧＨ９５氩气雾化粉末高温合金中中缺陷、粉末颗粒凝固组织及其相组成，粉末经过热静压显微组织与相组成、热等静压坯再经包套模锻后合金的组织与低周疲劳性能，以及热等静压坯再再经挤压后合金组织的改善和处理制度的改进。     

无损检测模糊可靠度及缺陷模糊检出概率的分析计算

对影响无损检测可靠性的主要因素用模糊综合评判方法进行综合评判，并确定了无损检测模糊区上下限的值。在无损检测可靠度和缺陷检出概率的模糊定义基础上，将模糊集理论与概率统计分析相结合，对检测模糊可靠度和缺陷模糊检出概率进行分析计算。     

焊缝超声检测灵敏度与检出缺陷的数字定量分析

在对焊缝超声检测检出缺陷数字定量分析的基础上,探讨了在不同检测灵敏度时检出缺陷直径当量的变化,以及不同尺寸对比试块的等效代用方法。为检测人员确定合适的检测灵敏度、等效选用检测对比试块和更直接了解缺陷情况提供参考,也为制定科学合理的检测验收标准提供帮助。     

TC11钛合金粉末涡轮盘热等静压成形数值模拟研究

为了成形复杂结构的涡轮盘零件,采用粉末热等静压工艺(HIP),设计了粉末净成形和粉-固扩散连接成形两种方案,使用MSC.MARC软件,在Shima模型中嵌入TC11钛合金材料参数进行数值模拟研究。模拟结果显示:粉末净成形的模具变形是粉-固扩散连接成形的2倍左右;粉末净成形的粉末体在热等静压后,关键部位出现明显的密度梯度分布,相对密度较低,粉-固扩散连接成形的相对密度分布的均匀性优于粉末净成形,所以粉-固扩散连接成形方案优于粉末净成形方案。试验结果显示:热等静压工艺可以实现闭式涡轮盘的净成形。     

无损检测检出概率和缺陷尺寸分布规律的分析与评述

对具有缺陷的压力容器和管道安全进行可靠性评估,首要问题是了解缺陷尺寸分布规律,而该规律准确与否主要取决于无损检测的检出概率和可靠性。本文对前人研究进行了评述,对检测得到的容器缺陷尺寸数据进行统计分析,得到了具有一定参考价值的结论。     

机车内燃机涡轮增压器涡轮盘的激光修复

某机车内燃机涡轮增压器运行时发生故障,其涡轮盘(材质为GH2036合金)明显磨损,提出采用激光熔覆技术进行修复。为验证激光修复的可行性,采用横流连续波CO2激光器在GH2036合金基材表面熔覆厚约1mm的Ni基合金,并对原始合金及激光熔覆后合金在室温及模拟涡轮盘服役温度(650℃)条件下的力学性能进行对比测试。激光熔覆后合金的室温冲击韧性从31.5J/cm2提高到48.1J/cm2。冲击韧性的提高使得熔覆后合金在260MPa时的室温疲劳寿命由3.28×105周次增加到4.91×105周次。650℃条件下,激光熔覆对合金的拉伸性能影响不大。激光熔覆后合金的持久寿命略有降低,如320 MPa条件下由68.6h降低到60.5h,350MPa条件下由21.2h降低到20.5h。总之,激光熔覆技术对GH2036合金的综合力学性能影响较小,可用于涡轮盘的修复。     

粉末高温合金涡轮盘不同部位冷却γ′相的析出和强化

通过模拟热处理实验研究了新型镍基粉末高温合金涡轮盘在过固溶线温度热处理过程中盘件不同部位冷却γ′相的析出特征,并采用中断冷却方式考察了γ′相在冷却过程中的发展以及合金强度的变化。结果表明：与盘缘部位析出的γ′相比较,盘心部位的平均尺寸和尺寸分布范围更大,形态更为复杂,晶界宽化更明显,而强度较低。在冷却过程中,盘心和盘缘部位的二次γ′相平均尺寸随中断温度的降低均线性增加,但盘心部位的长大速度更大。其中合金强度随冷却温度的减低呈非单调性变化（先降低后升高）,这与γ′相在冷却过程的多阶段形核有关。     

粉末高温合金涡轮盘不同部位冷却γ'相的析出和强化

通过模拟热处理实验研究了新型镍基粉末高温合金涡轮盘在过固溶线温度热处理过程中盘件不同部位冷却γ'相的析出特征,并采用中断冷却方式考察了γ'相在冷却过程中的发展以及合金强度的变化.结果表明:与盘缘部位析出的γ'相比较.盘心部位的平均尺寸和尺寸分布范围更大,形态更为复杂,晶界宽化更明显,而强度较低.在冷却过程中,盘心和盘缘部位的二次γ'相平均尺寸随中断温度的降低均线性增加,但盘心部位的长大速度更大.其中合金强度随冷却温度的减低呈非单调性变化(先降低后升高),这与γ'相在冷却过程的多阶段形核有关.     

高温合金涡轮盘辗压

制造大飞机及其新一代超音速隐形战机的航空涡扇发动机中间的叶片与涡轮盘的制造一直是该领域内的核心技术。想要把上述工作搞好,就需要在制造高温合金涡轮盘技术上有所突破。近年来国际上出现的双结晶颗粒度局部微观组织分布改善新技术已在美国和欧洲飞机涡轮盘上开始应用。但是制造工艺究竟采用金属热处理方法,还是采用辗压塑性成形技术一直是个争议。其中热处理的方案不失为一种稳妥的制造方案,现已被美国等国采用,但是此方法费时费力不说,主要是在制造过程中结晶粒度不可控就成为这种工艺的一个短板。而辗压技术控制晶粒分布可根据设计参数来设置工艺路线,达到过程可控。     

镀锡板夹杂缺陷分析及控制

针对镀锡板冷轧工序表面缺陷,在冷轧镀锡板取样并结合电镜进行分析,得出铸坯卷渣(Al-Ca-Mg-Na-O复合夹杂)及铸坯中Al₂O₃夹杂物是镀锡板冷轧板点/线状缺陷产生的主要原因。通过研究某厂镀锡板转炉-精炼-连铸全流程生产中夹杂缺陷产生原因,采取了控制转炉出钢氧、保证RH循环时间及降低吹氧量、优化连铸工艺如浸入式水口插入深度、氩气流量、结晶器保护渣等技术措施,有效控制了镀锡板夹杂类缺陷,对应冷轧工序改判率由之前2%~3%下降至控制后0.5%以下。     

铸铁件非金属夹杂缺陷成因分析

通过扫描电镜和能谱分析仪分析了大批量湿型砂生产的铸铁件中几种非金属夹杂物缺陷的类型与成因,分析结果表明:大批量铸造过程中使用的非金属材料品质非常重要,铸件产生夹杂缺陷的主要原因是原材料品质的不稳定,其次与铸造过程中某个工序操作不合理相关。     

消失模铸件夹杂缺陷的形成过程

消失模铸件中因涂料散落而造成夹杂类缺陷比较普遍.分析了夹杂缺陷在消失模铸造生产中的形成过程及其相应的条件,提出了克服此类缺陷的途径和建议.     

射线照相法的缺陷检出灵敏度

简述射线照相检测方法的缺陷检出灵敏度与对比度和可见度之间关系,射线照相灵敏度与产品透照技术等级、缺陷评定质量级别的关系和重要性。介绍检出缺陷尺寸几个关系式,说明影响检出缺陷灵敏度的主要因素及标准中的几个隐含参量。射线检测人员在实际工作中,在考虑影响因素的同时,可用公式计算结果预计所能达到的检测灵敏度。     

高温合金涡轮盘锻造工艺

航空航天发动机涡轮盘材料GH4133B是一种特殊的镍基高温合金新材料,该材料锻造成形时塑性低、变形抗力特别大、可锻温度范围窄、导热性差,且锻件的晶粒尺寸不能通过热处理细化,所以要满足锻件的内在质量要求,必须制定合理的工艺路线.本文从材料的化学成分、锻造工艺、模具设计和生产试制等方面介绍了涡轮盘的生产过程.其中,为了满足对锻造加热火次和每火次的锻造变形量的控制,提出了锻坯准备、表面清理、表面涂料、加热、刻标记和检验的新工艺路线.经验证通过热处理固溶、时效后的涡轮盘锻件,其力学性能完全达到使用要求,并且已批量生产,效果良好.     

涡轮盘篦齿补焊工艺

对涡轮盘材料GH4133B时效高温合金进行氩弧焊堆焊性能分析,结合涡轮盘篦齿的特殊结构和形状,研究采用GH4133B小面积补焊工艺,确定了合理的堆焊工艺,试验结果满足燃气涡轮发动机的使用要求,在实际应用中进一步验证了此堆焊工艺方法的可行性和有效性.     

用超声方法对裂纹类缺陷的检出、测量和讨论

讨论了TOFD法和相控阵列法检测裂纹时的一些不同特点。     

射线检测、全自动和手动超声检测对缺陷检出的比较

2006年2月20-23日，由中国石油天然气管道局海洋管道公司、中国特种设备检测研究中心（以下简称特检中心）、中国石油天然气管道局北方检测中心（以下简称北检中心）和中油管道机械制造有限责任公司（以下简称中油公司）共同对拟开发的伊朗海上石油管道工程作焊接缺陷标样。标样采取埋藏人工缺陷，焊缝焊接完毕后，分别进行射线检测（RT）、全自动超声检测（AUT）和手动超声检测（MUT），最后对缺陷部位作横断面解剖。