一种镍基单晶涡轮叶片的微观组织研究

研究了一种单晶涡轮叶片的微观组织,采用光学显微镜和扫描电镜观察叶片的不同部位,探讨了不同影响因素对组织的影响。结果表明:单晶涡轮叶片不同部位的铸态微观组织存在显著差别。随着叶片截面积的增大和与水冷铜盘距离的增加,叶片的平均一次枝晶间距由290μm增大至371μm;共晶相面积比由2.83%增大至6.06%;γ'相枝晶间尺寸远大于枝晶轴。热处理能使叶片的组织更加均匀,减轻甚至消除共晶组织。经热处理改善后的γ'相以0.45～0.50μm的正方化形态均匀分布于基体中。     

铸件分布方式对单晶空心涡轮叶片精铸质量的影响

在精密铸造成形过程中,铸件的分布方式对其内部温度分布有较大影响,从而影响精铸件质量。本文借助ProCAST软件对单晶空心涡轮叶片的凝固过程进行模拟仿真,通过对温度场和位移场的分析,研究铸件分布方式对精铸件质量的影响。结果表明,合理的铸件分布方式使铸件各部分具有较小的温差,从而不易产生热应力和热裂,最终减小铸件变形,提高精铸件质量。     

热处理对涡轮叶片榫头表面残余应力的影响

采用X射线衍射仪分析了服役后的叶片在580℃热处理前、后榫头表面不同位置的残余应力变化情况。结果表明,叶片完成一个服役周期后,除应力最集中的喉部齿底圆角位置,榫头表面其余位置仍然保持了残余压应力状态;580℃退火热处理不会导致榫头表面残余压应力大幅下降,平均降幅小于100 MPa;退火热处理后,喉部齿底圆角应力集中位置表面残余应力由拉应力转变为压应力,是由于热处理过程中材料蠕变以及降温过程产生的热应力共同作用导致的,这一转变对提高叶片重新服役后的安全性具有积极意义。     

单晶涡轮叶片长期服役组织演化及性能退化分析

为对单晶涡轮叶片长时服役后的显微组织损伤及力学性能退化程度进行评价，分别选用服役时间为25000h和50000h的燃气轮机用高压涡轮叶片，截取叶身中部材料进行组织定量表征和显微硬度测试。定量测算了不同服役时间和不同位置的γ"相尺寸、体积分数，二次γ"相尺寸，基体通道宽度，并进行了维氏硬度测试。结果表明：同一服役时间不同位置γ"相尺寸粗化程度不同，前缘、尾缘高温区γ"相尺寸大于叶盆、叶背处，而体积分数稍小于其他两处；服役50000h的叶片γ"相尺寸大于相同位置处服役25000h叶片，体积分数呈相反规律；部分位置存在二次γ"相析出现象，二次γ"相析出位置基体通道宽度明显增加，经1100℃/2h空冷/炉冷实验验证，二次γ"相析出与工作高温及冷却方式有关；尾缘服役异常高温区出现TCP相，该相富含W、Re元素，经分析为μ相；不同服役时长前缘、尾缘位置显微硬度均下降明显，且显微硬度下降与γ"相尺寸增大呈负相关、体积分数减少呈正相关关系，γ"相尺寸、体积分数可作为本材料损伤评价参量。     

Mo-Nb合金单晶的显微组织

通过金相(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)等方法,研究了Mo-Nb合金单晶棒材的显微组织。结果表明,电子束悬浮区域熔炼法生长的Mo-Nb合金单晶内部存在丰富的亚晶组织,且随着单晶生长速度增大,单晶内部亚晶尺寸减小。同时,晶体内部出现生长纹线。而Nb元素的偏析度随着单晶生长速度的增大而增大。随着合金元素Nb含量增加,单晶内部亚晶尺寸减小。经过高温真空退火后,单晶内部亚晶尺寸发生改变。     

单晶空心涡轮叶片壁厚测量方法比较

通过对空心涡轮叶片超声测厚法和工业CT测厚法工作原理和测厚过程的对比分析,分别采用超声检测和工业CT两种方法对DD6合金单晶空心叶片典型位置的壁厚进行了无损检测,并将检测结果与叶片剖切后卡尺直接测量的结果进行了比较。结果表明:对于DD6合金的单晶叶片,工业CT检测法测得的壁厚数据准确度略高于超声检测法,但差别不明显;工业CT检测法更便于检测结果的追溯,超声检测法检测效率更高。     

电脉冲处理对低碳钢显微组织的影响

将15钢淬火-冷轧处理得到薄饼晶层状结构,在不同条件下对试样进行电脉冲处理,用TEM对组织结构进行对比观察,研究不同电脉冲处理条件对显微组织的影响.结果表明:电容量增加使温度升高达到再结晶温度是材料发生再结晶的主要因素,脉冲次数增加能促进材料再结晶;其它参数一定时,电容放电时间越短,组织细化效果越明显.     

测量参数对某低压涡轮叶片显微疏松含量评定的影响

通过定量金相分析显微疏松含量的方法,研究了图片亮度、对比度、放大倍数等测量参数对某铸造低压涡轮叶片中显微疏松含量测量结果的影响规律。在正常亮度和对比度附近范围内波动时,对手动分割后显微疏松测量值影响不大;图片亮度和对比度过高或过低时,显微疏松的测量值产生偏离。测量面积相同时,不同的放大倍数所测得的平均显微疏松面积百分比测量值相差不大。采取测量区域中最严重视场的显微疏松含量作为显微疏松测量值时,放大倍数越大,显微疏松面积百分比越大。     

制样参数对某低压涡轮叶片显微疏松测定的影响

通过定量金相分析显微疏松含量的方法,研究了制样参数对某铸造低压涡轮叶片中显微疏松含量测量结果的影响规律。抛光压力一定,一定时间内显微疏松的测量值随抛光时间增长而增大,并逐步达到一个稳定值。抛光压力越大,显微疏松测量值达到稳定值的时间越短。预磨样品过程中,叶片基体相压入疏松孔洞,使抛光时间较短时显微疏松测量值低于实际值,压入疏松孔洞的叶片基体相在抛光过程中逐渐去除。在显微疏松评定时,应确保抛光时间足够长,以保障评定结果的准确性。     

K418合金显微组织及其增压器涡轮叶片热裂的研究

针对K418合金增压器涡轮叶片的热裂问题进行了研究。采用光学显微镜和扫描电镜分析了Al、Ti含量对K418合金显微组织的影响。利用Thermo-Calc热力学软件计算了K418合金中可能析出的平衡相,并分析了Al、Ti含量变化对平衡相的影响。结果表明:Al、Ti含量增加后,K418合金的显微组织发生了明显变化,γ′的尺寸增大且形状多样化,(γ+γ′)共晶增多,导致裂纹优先产生和扩展的部位增多;热裂为枝晶组织断裂,热裂纹在枝晶间产生和扩展;Al、Ti含量的增加均提高了γ′的析出温度和析出量,Al的影响尤为明显;Al、Ti含量增加后,均扩大了合金的有效结晶温度范围,导致涡轮叶片产生热裂。     

单晶涡轮叶片气膜孔加工技术及其发展

对比分析了传统电火花、电液束及长脉冲激光加工在航空发动机单晶涡轮叶片气膜孔加工品质、加工精度或加工效率等方面的优势与不足,指出飞秒激光技术可为单晶叶片高品质气膜孔加工提供解决方案。为此,重点分析了飞秒激光"冷加工"特性及机理,并介绍了能量损伤阈值的基本理论及试验测定方法;同时,概述了飞秒激光烧蚀机理的数值计算模型及方法,提出结合双温度场模型的分子动力学方法是数值模拟的发展方向。     

表面强化对工业纯钛显微组织的影响

工业纯钛经喷丸,滚压强化后,疲劳强度得到不同程度的提高,逐层TEM亚结构对比分析结果表明,工业纯钛疲劳强度的提高和强化层组织中孪晶的形成有关,工业纯钛疲劳前后组织中主要是位错数量的变化,而强化试样疲劳前后组织的结构既有位错,孪晶数量的变化,又有孪晶－晶界,孪晶－孪晶之间的交互作用,喷丸较滚压强化效果显著的部分原因是表层形成了准孪晶栅栏。     

不同重熔方式对表面涂层显微组织的影响

金属表面喷涂层与适当后处理结合，是提高金属表面耐磨、耐蚀性的重要手段。本试验是对金属基体上喷涂Ni-Cr－Si－B粉末后分别进行三种不同方式的后处理—氧乙炔火焰重熔、钨极氩弧重熔及激光束重熔，用以考察不同的重熔方式对过渡层显微组织的影响。用金相显微镜对重熔层的组织进行了观察，用电子探针测定了重熔状态下熔层中各元素的分布曲线，并沿试样的横截面测定了显微硬度随熔层深度的变化曲线。     

不同重熔方式对表面涂层显微组织的影响

金属表面喷涂层与适当后处理结合，是提高金属表面耐磨，耐蚀性的重要手段。本试验是对金属基体上喷涂Ni—Cr—Si—B粉末后分别进行三种不同方式的后处理一氧乙炔火焰重熔，钨极氩弧重熔及激光束重熔，用以考察不同的重熔方式对过渡层显微组织的影响。用金相显微镜对重熔层的组织进行了观察，用电子探针测定了重熔状态下熔层中各元素的分布曲线，并沿试样的横截面测定了显微硬度随熔层深度的变化曲线。     

激光熔化处理对灰铸铁显微组织的影响

本文借助光学显微镜,透射电镜和扫描电镜,分析了HT20-40灰铸铁于激光熔化处理后表面显微组织特征,并探讨其形成原因。     

单晶空心涡轮叶片精确控形技术的研究进展

针对航空发动机单晶空心涡轮叶片的精确控形技术,结合国内外相关工作的研究状况,从空心涡轮叶片复杂陶瓷型芯精密成形技术、单晶高温合金叶片近净形熔模精密铸造技术及叶片精铸过程尺寸精度控制方法等方面,对单晶空心涡轮叶片精确控形技术领域取得的研究成果进行了总结和分析。重点介绍单晶空心涡轮叶片精确控形技术领域内取得的研究成果,论述了我国单晶空心涡轮叶片精确控形技术的未来研究重点。     

单晶涡轮叶片型腔内一类外来物的成因分析

对某型号发动机单晶涡轮叶片进行X射线检测时,底片上有疑似外来物的缺陷显示。为了确定该外来物的形成原因,对叶片进行了剖切,对外来物取样进行能谱分析,发现该外来物与叶片基体元素含量没有明显差异。结果表明,该外来物是磨加工过程中产生的金属粉末通过叶片上的进排气孔进入叶片型腔内,在进行"叶冠装配面钎焊"工序时,在真空钎焊炉的高温环境下紧紧地黏接在叶片内壁形成的。     

基于仿真的单晶涡轮叶片精铸工艺参数优化

涡轮叶片尺寸精度直接影响叶片的成品率,而精铸工艺参数对叶片尺寸精度有非常大的影响.基于ProCAST仿真软件,采用单因素试验分析抽拉速度、浇注温度、型壳预热温度、冷铜温度对叶片尺寸的影响,结合正交试验及BP神经网络优化了精铸工艺参数.最后,通过实际浇注验证了该方法的有效性.     

单晶高温合金激光表面快速凝固显微组织的TEM研究SCIEI

本文利用TEM及STEM-EDAX研究一种单晶高温合金的激光表面快速凝固显微组织。结果表明,快速凝固胞状树枝晶间存在着各种形态极为奇特的花状MC碳化物(TiC);而基体组织中有极其细小弥散的γ′沉淀相析出并存在较高密度的位错。