夹杂物对FGH95粉末高温合金切削加工力学特性的影响

FGH95粉末高温合金作为一种高强度、高耐热性的镍基高温合金,常用在制造先进航空发动机的压气机盘、涡轮盘、涡轮轴以及涡轮盘挡板等高温承力转动部件,是一种典型的难加工材料.FGH95粉末高温合金中非金属夹杂物的成分、含量、分类、形貌对粉末高温合金材料性能有着重要的影响.从切削加工角度,采用力学分析和显微镜观察的方法研究了FGH95粉末高温合金中非金属夹杂物对切削加工刀具的影响,分析了切削加工时非金属夹杂物的力学特性,提出了夹杂物在切削加工过程中的变形机理.     

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。     

FGH96粉末高温合金损伤行为与寿命预测

粉末高温合金中缺陷,尤其是非金属夹杂缺陷不可避免。为了对粉末高温合金的可靠应用,除需在工艺上进行控制以减少缺陷外,还必须研究缺陷对粉末高温合金的损伤行为,及根据粉末高温合金的疲劳特性研究粉末高温合金的寿命预测方法。针对我国先进航空发动机涡轮盘选材的第二代损伤容限型粉末高温合金FGH96,分析了国内外粉末高温合金的发展与应用状况,叙述了其缺陷特性以及缺陷对FGH96粉末高温合金的影响规律,介绍了FGH96粉末高温合金的断裂特征以及裂纹萌生与扩展特性,分析了粉末高温合金寿命预测研究的相关工作,并探索性阐述了基于原始疲劳质量的粉末高温合金寿命预测方法。     

FGH96、FGH97粉末盘的无损检测

通过对FGH96粉末、FGH97粉末镍基高温合金涡轮盘、篦齿盘无损检测方法研究,确定了粉末盘超声检测和荧光检测工艺。通过检测结果研究发现,热等静压+锻造态合金有利于超声检测,并发现了缺陷显示;直接成型热等静压态合金有利于荧光检测,并发现了缺陷显示。     

“粉冶-铸-锻”联合体的塑性变形与微观结构

实现盘缘与盘心异种变形高温合金的高强冶金连接是制造双合金涡轮盘的关键。本研究选择粉末高温合金为盘缘材料、变形高温合金为盘心材料,采用电子束焊接盘缘与盘心。电子束焊接后的焊缝区域不仅具有两种母材的结构特征（即粉末高温合金和变形高温合金的结构特征）,而且焊缝区存在明显的铸造组织。两种高温合金材料电子束焊接后形成了组织特征鲜明的“粉冶-铸-锻” 结构。本文首次研究了“粉冶-铸-锻”的变形行为,并重点探讨了焊缝的组织演化规律。相关研究结果不仅丰富了异种高温材料连接区的增强方法与组织控制方法,而且为发展双合金等温变形技术提供了科学依据。     

一种高性能航空涡轮盘用铸锻合金的研究进展

针对航空涡轮盘用先进铸锻变形高温合金热加工难、承温能力低于680℃(630 MPa,1000 h持久寿命)、难以满足现代航空发动机设计需求等不足,提出了优化析出强化相成分和引入微孪晶以提高合金中温区(合金服役温区)强度、同时减弱析出相高温强化效果和固溶温度以降低合金高温区(合金加工温区)强度的理念,设计并制备出系列Ni-Co基铸锻高温合金(TMW合金).设计合金盘坯(直径440 mm,厚65 mm)的制备和性能测试表明,TMW合金可在常规熔铸和锻造设备上热加工制备,承温能力超过700℃,比目前最强的商用铸锻涡轮盘合金U720Li提高了50℃以上.从TMW合金的设计思想、成分特点、锻造加工性、组织控制、性能特征和变形强化机理等方面,简要介绍了这种高性能铸锻变形高温合金的主要研究进展.     

TiAl合金粉末热等静压技术研究进展

TiAl合金具有高熔点、低密度、高比强度,良好的高温抗氧化、抗蠕变等性能,在航空航天及汽车发动机等领域应用前景广阔。粉末热等静压技术能够实现复杂形状TiAl合金零件的一体化成形,并且获得的零件晶粒尺寸细小、成分均匀、力学性能优异。本文介绍了TiAl合金雾化粉末制备原理与粉末热等静压致密化技术,评述了TiAl合金雾化粉末及经过热等静压和热处理后组织性能的研究进展,分析了TiAl合金粉末热等静压技术当前存在的一些问题,并对该技术的未来发展提出展望。     

高性能涡轮盘材料GH4065及其先进制备技术研究

在对一系列高合金化模型合金进行系统比选研究的基础上,发展了新型的GH4065变形高温合金,该合金化学成分与René88 DT合金类似,并针对铸锻制备工艺的要求进一步实施了优化.研制结果表明,应用三联低偏析熔铸和多重循环热机械处理等新型技术生产的GH4065合金,适用于制备先进航空发动机关键热端转动部件,综合性能完全满足高压压气机盘和低压涡轮盘的工况要求,必要时可以作为高压涡轮盘的高可靠性、低成本解决方案.随着变形高温合金材料和制备工艺的发展,应用铸锻工艺制备的高性能涡轮盘材料能够满足先进航空发动机的技术要求.     

基于超声环阵相控阵的变孔径聚焦检测技术

超声相控阵检测技术在检测效率方面的优势,使其有望取代分区聚焦检测法而用于粉末高温合金盘件的缺陷检测。为了解决超声相控阵检测在焦点尺寸控制、灵敏度一致性和近表面分辨力等方面的问题,采用模拟试验和试验验证的手段研究粉末涡轮盘的超声相控阵检测技术,提出变孔径超声相控阵聚焦检测方法。结果表明:该方法可使检测灵敏度的一致性由5 dB优化至3 dB,近表面分辨力减小到3.2 mm;与传统的分区聚焦检测方法比较的结果表明,采用本方法具有与分区聚焦检测接近的缺陷检出能力,同时可将检测时间缩短至原来的1/4。     

FGH97合金高压涡轮盘热等静压成形技术研究

FGH97 (FGH4097)合金为镍基γ'相沉淀强化型粉末冶金高温合金,基体为γ相,是我国研制的新型粉末高温合金,该合金在650～750℃温度区间具有优异的综合力学性能,广泛应用于先进航空发动机的涡轮盘、篦齿盘等关键热端部件的制造. 热等静压(HIP-Hot Isostatic Pressing)工艺是一种以氮气、氩...     

高温合金环形件环轧工艺研究进展

高温合金因优良的综合高温性能在航空航天、石油化工等领域有广泛应用,高温合金环锻件主要用于机匣、燃烧室、密封环等部件。随着高性能航空发动机的发展,对高品质高温合金环锻件的需求日益增加。以往高温合金研究重点在于涡轮盘和叶片材料的合金优化设计、制备工艺和变形机理研究等,而对高温合金环锻件研究报道稍显薄弱。为此,本文总结了高温合金环形件环轧技术的发展、数值模拟在高温合金环轧技术探索中的应用、主要高温合金环锻件材料的种类以及高温合金环锻件组织控制的难点,以期为高品质高温合金环锻件的研发和制备提供一定的理论参考。     

金属基粉末制备技术的研究进展及发展趋势

综述了机械粉碎法、物理法、化学法和电解法制备金属基粉末以及超微粉末制备的原理、技术特点、研究进展和局限性;认为机械粉碎法需细化粉末粒度、扩大材料范围;避免合金粉末的偏析、细化粉末粒度以及减少粉末的污染将是物理法未来研究的重点;化学法能制备纳米级别的粉末,但粉末表面能高,必须采取有效手段抑制粉末颗粒的长大;超微粉末制备需防止粉末吸湿和团聚,降低成本.     

基于ANN的涡轮盘等温成形过程模拟电路模型

为提高锻件质量和成品率,有必要建立一种适合于实时控制的锻件成形过程模型.利用有限元模拟技术对涡轮盘的等温成形过程进行了虚拟正交试验,通过对成形过程的载荷--行程曲线的分析,建立了粉末高温合金涡轮盘件等温成形过程的人工神经网络(ANN)模型,并将其映射成模拟电路模型.以此模拟电路模型为参考模型,应用于模型参考自适应控制(MRAC)系统,对涡轮盘件等温成形过程进行控制.结果表明,所建立的ANN模型及其模拟电路模型对粉末高温合金涡轮盘件等温成形过程的拟合精度很高,且控制参数始终与模型输出相吻合,为实现盘件成形过程的实时控制奠定了基础.     

镍基高温合金的研究现状与发展前景

航空发动机的工作叶片、涡轮盘、燃烧室等关键的高温部件都会使用镍基高温合金。它不但有良好的高温抗氧化和抗腐蚀能力,而且有较高的高温强度、蠕变强度和持久强度,以及良好的抗疲劳性能。文章综述了镍基高温合金的研究进展,主要介绍了合金体系、强化方式、主要制备工艺、应用领域,以及合金中的夹杂物及净化的情况,并介绍了镍基高温合金的发展趋势做了展望前景。镍基高温合金应向低制作成本、高强度、抗热腐蚀性、小密度的方向发展:保持组织稳定性,提高材料高温强度;发展耐热腐蚀性能优越的单晶合金;开发密度尽量小的单晶高温合金;降低成本,减少昂贵的金属元素添加量。     

纳米钨合金粉末的制备技术与烧结技术

钨合金包括 W- Ni- Fe,W- Ni- Cu,W- Cu,WC- Co等钨基合金材料。这些材料由于具有一系列优异的物理力学性能而在航空航天、国防军工、机械加工行业、电子行业、信息通讯行业和娱乐业都有十分广泛的用途 ,尤其是在当今科学技术日益发达的高科技年代。采用纳米粉末制备的纳米钨合金块体材料具有非常优越的物理力学性能 ,用作高性能结构件和高性能电子、微电子等功能材料等方面都将具有很大的潜在优势 ,可以更好地满足高性能新型材料的要求。本文分析了近几年来国内外纳米难熔钨合金的研究状况 ,详细地介绍了数种纳米钨合金粉末的制备技术 ,并针对纳米粉末烧结时的晶粒长大问题 ,介绍了可能的几种纳米块体材料的烧结技术。     

纳米钨合金粉末的制备技术

钨合金包括W－Ni-Fe,W-Ni-Cu,W-Cu,WC-Co等钨基合金材料。钨合金材料将是21世纪出现的一种多功能高性能的多胜任的新型材料。有杉纳米粉末制备的亚微或微米钨合金块体材料具有非常优越的潜在物理力学性能,用作高性能结构件和高性能电子、微电子等功能材料方面都将具有很大的潜在优势,可以更好地满足高性能新型材料的要求。本文综合近几年来国内外纳米钨合金的研究状况,详细地介绍了有关纳米钨合金粉末的制备技术,预测了今后钨合金材料的研究方向。     

直接HIP成型粉末高温合金中PPB问题研究的介绍

原始粉末颗粒边界(PPB)是粉末高温合金中存在的主要缺陷之一，它是热等静压(HIP)过程中由于元素偏析与表面吸附的氧和碳发生化学反应形成了以向粉末颗粒边界聚集为特征的一层网状析出相。PPB的存在阻碍金属颗粒间的扩散与连接，使粉末颗粒之间无法进行充分的冶金结合，形成弱界面，降低了合金的力学性能。本文分析了PPB形成及评价方法方面的相关研究，综述了PPB对直接HIP成型粉末高温合金组织和性能影响的相关研究进展，并介绍了一些预防和消除PPB的主要方法。     

塑性加工方法在粉末高温合金中的探索研究

采用塑性加工方法,本文初步探索了预变形对PREP高温合金粉末及热等静压后合金显微组织的影响.结果表明,粉末预变形可以促进热处理后粉末组织的均匀化,并可降低合金的再结晶温度,改善合金组织,消除部分枝晶,对提高粉末的利用率及降低粉末高温合金盘件的成本具有较大的实际意义.     

FGH96母合金洁净化控制技术的研究

针对某发动机盘件用FGH96合金的痕量元素、气体杂质、冶金夹杂控制等要求变高,研究了高纯净度FGH96母合金制造技术。通过采用优选原材料、优化过滤系统、精细化控制关键过程等技术,解决了目前粉末盘非金属夹杂物多、纯净度低等技术难题,成功制备出高纯净度的FGH96高温母合金棒材。利用浮渣试验、电解腐蚀、金相夹杂检验等多种纯净度定量定性鉴定方法对各种试验方案材料进行纯净度评价,并将各种方法进行对比。     

燃气轮机用GH4698合金涡轮盘锻造工艺

燃气轮机涡轮盘材料GH4698是一种特殊的镍基高温合金,其合金化程度较高,锻造时具有较高的变形抗力和较窄的变形温度范围,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、数值模拟和试制生产等方面介绍了涡轮盘的生产过程。经验证通过热处理固溶、时效后的涡轮盘锻件,显微组织、力学性能完全达到使用要求,并且已批量生产。