DD5单晶合金叶片荧光渗透检测缺陷评价

针对DD5单晶高温合金叶片在渗透检测过程中出现的大面积弥散的点状荧光显示进行了系统的分析,采用微观分析手段确认了叶片荧光显示的性质。并结合人工缺陷试样定量分析实际缺陷尺寸与荧光显示尺寸的相关性。结果表明DD5单晶合金叶片上大面积弥散点状荧光显示主要是由于腐蚀造成的,为单晶高温合金叶片的研制和荧光显示评判提供了参考数据。     

GH2696合金叶片荧光显示缺陷分析

<正>GH2696合金是一种以Fe-25Ni-12Cr为基体的高温合金,用少量的钛、铝、钼和微量的硼综合强化,在650℃以下具有高的屈服强度和持久、蠕变强度,以及良好的高温弹性性能、抗燃气腐蚀性能和加工塑性。适合于制造在650℃以下长期工作的涡轮和压气机叶片等。针对GH2696合金叶片在荧光探伤过程中发现多件存在荧光点状显示缺陷的问题,     

高温合金叶片常见缺陷的射线检测

对铸造高温合金叶片射线检测底片常见缺陷进行分析,并对黑白线和衍射斑纹异常显示进行研究,射线底片上的黑白线显示原因为型芯不连续,即型芯断裂或型芯错位,型芯不连续随射线束透照角度变化在底片上可能会呈现白线、黑线或黑白线共存的显示;衍射斑纹是等轴晶叶片经常出现的一种影像,可通过改变透照电压或改变射线束透照角度进行识别。通过对射线底片黑白线显示和衍射斑纹影像的形成原因进行分析,并通过相应的确认方法进行影像判别,能够对射线底片影像准确定性,为射线检测员的准确判断提供指导意义。     

一种单晶高温合金叶片表面缺陷的形成机制

研究了一种单晶高温合金SRR99叶片表面亮白枝晶状缺陷的形成机制。研究结果表明叶片定向凝固过程中发生了型壳反应,导致Si进入表层合金液中,在叶片表层形成了熔点较高的共晶组织,造成叶片表面的枝晶状缺陷,其深度约为10μm。共晶组织的旁边存在显微疏松或显微孔洞,越靠近试样边缘,共晶、疏松尺寸越大。共晶上析出了块状的碳化物。叶片内部组织正常,无共晶,无初熔,γ′相的立方化较好。     

K4125合金涡轮叶片榫齿荧光显示缺陷研究

通过对试车后榫齿出现荧光显示的一级工作叶片进行宏、微观分析,对缺陷打开的"断口"进行形貌观察、背散射和能谱分析,检查叶片组织,分析榫齿荧光显示缺陷性质和产生的原因。结果表明:K4125合金涡轮叶片在试车后榫齿出现荧光显示,是由于榫齿处存在富Hf氧化物夹杂,工作后沿界面张开,形成开口性裂纹;富Hf氧化物夹杂是由于合金在熔炼过程中发生了模壳反应,产生了片状HfO₂夹杂。通过控制合金中Hf的含量、熔炼过程中的真空度,加强熔炼坩埚内残留熔渣清理和加强搅拌、扒渣等手段,可有效预防此类夹杂的产生。     

K465高温合金叶片扰流柱的渗透检测

针对某型号空心涡轮叶片叶尖和榫齿外侧扰流柱表面有荧光显示的问题,使用ZL-27A型渗透液对其进行渗透检测,后用丙酮擦拭笔对荧光显示进行擦拭,确定并标记出有缺陷的扰流柱;最后利用体视显微镜和扫描电镜观察和分析缺陷的宏观和微观特征。结果表明,扰流柱表面不平整是存在荧光显示的主要原因,经过擦拭后扰流柱上的线性荧光显示为裂纹,圆形荧光显示为疏松,缺陷是铸造工艺造成的;对于扰流柱位置有荧光显示的零件,应拒绝验收。     

高温合金叶片单晶凝固技术的新发展

分析了高温合金叶片复杂部位的凝固过程,提出了单晶组织的三维生长机制和精确制导的新理念.通过展示一系列的新发明,如导热体引晶技术、平行式加热和冷却定向凝固设备、对叶片不同部位分别进行定点冷却和定点加热的复合控制引晶技术、薄壳降升法制造单晶叶片技术等,显示了高温合金叶片单晶凝固技术发展的新思路和新举措.这些新理念的提出和新发明的实施,将有助于高温合金单晶叶片这种高精产品的制造方式实现从粗放式到精细式的根本转变.     

新型高温合金IC10的焊接研究进展

IC10合金是一种在航空领域很有应用前景的新型铸造高温合金.本文介绍了该合金的真空钎焊、TLP扩散焊的研究进展情况,重点分析了我国目前在研的IC10合金导向叶片产生明显电子束焊接裂纹敏感性的原因,并指出了改善电子束焊接1=艺参数、填丝合金化和焊后热处理等解决方案.     

镍基高温合金单晶叶片凝固组织模拟

采用CAF模型对DZ445高温合金单晶叶片定向凝固组织进行了数值模拟,在CAF模型中分别采用高斯分布连续形核模型和扩展KGT模型描述晶粒形核和枝晶尖端生长速率,研究了组模方式和抽拉速率对叶片凝固组织的影响。结果表明,倾斜组模可消除缘板杂晶,但可能会引入新的杂晶;抽拉速率越小越易形成单晶,抽拉速率越大越易形成杂晶;分段变速抽拉可消除缘板杂晶,但变速的位置距缘板应保持一定距离,此距离随叶片尺寸和抽拉速率而发生变化。     

高温合金单晶铸件中的碎臂晶缺陷

对高温合金单晶铸件生产和试验中出现的枝晶碎臂缺陷进行了观察总结,分析了这种内部微观缺陷的组织特征和形成机理。这种碎臂晶缺陷多出现于叶片缘板和叶冠的凸出和下垂边角,原因是这些部位因几何结构的特点产生较大的液体过冷,导致枝晶快速生长形成又细又长的枝晶轴。在其后的粗化和收缩阶段会发生枝晶臂与枝晶轴之间的熔断或撕裂,而这些游离的枝晶碎臂在受到周围各种作用力时会发生程度不同的偏转,形成与基体之间各种角度的晶向差别。微观的碎臂晶在固溶热处理时可能粗化长大为宏观杂晶缺陷,从而对产品高温性能产生更大的危害。     

镍基单晶高温合金缩松缺陷研究

采用选晶法在改进型Bridgman定向凝固炉上制备镍基单晶高温合金DD403和DD407,研究不同合金缩松含量以及凝固参数对缩松的影响。结果表明,抽拉速率V=100μm/s时,DD403和DD407缩松含量分别为:0.034vol%和0.014 vol%;随抽拉速率增加,DD403中缩松含量呈先减少后增加的趋势。     

镍基单晶高温合金微观孔洞缺陷研究进展

微观孔洞是镍基单晶高温合金的主要缺陷之一,会显著降低合金的力学性能,因此一直是高温合金领域的研究重点。总结了单晶高温合金中包含显微疏松和固溶微孔在内的微观孔洞缺陷形成机制,并分析了抽拉速度、温度梯度和合金成分等因素对显微疏松形成的影响规律。综述了热等静压对显微疏松的消除机制及其对力学性能的改善作用。     

IC10合金定向空心叶片“黑线”缺陷鉴别与原因分析

以IC10合金定向空心叶片为研究对象,确认其铸造缺陷的位置分布及宏观形貌,并对缺陷的形貌特征及产生原因进行分析,认为这主要与凝固后期补缩不足有关。对铸件的局部化学成分进行分析,讨论Al、Hf等合金元素对补缩过程热力学与动力学的影响。最后,采用相场模拟法探究了局部散热情况对IC10合金凝固过程的影响。结果表明,当铸件以较低的冷却速率冷却时,易在枝晶间形成连通的液相通道,与显微组织观察中的缺陷形貌一致。     

DD6单晶高温合金叶片小角度晶界组织

采用扫描电镜和透射电镜研究了DD6单晶高温合金叶片小角度晶界的铸态组织、热处理组织和长期时效组织.铸态小角度晶界组织中,粗大γ′相和块状共晶沿晶界析出;热处理小角度晶界组织中,晶界上有一薄层γ相,晶界两侧的γ′相立方化较好,但由于小角度晶界的存在,γ′立方体不完整;1070℃长期时效500 h小角度晶界组织中,晶界上析出粒状碳化物,无TCP相析出,DD6单晶高温合金小角度晶界组织有很好的稳定性.     

镍基单晶高温合金涡轮叶片薄壁效应研究进展

镍基单晶高温合金具有优异的高温综合性能,是航空发动机涡轮叶片和导向叶片等部件的首选材料,承受高温度和高应力的严苛服役环境。目前,高冷效叶片的结构设计中采用多种复杂冷却结构以提高其承温能力,其中以层板冷却和双层壁冷却为代表的微型冷却结构是其主流发展方向。但由于这类复杂涡轮叶片中存在超薄壁结构,已成为叶片制造的关键点和难点。本文综述了镍基单晶高温合金薄壁结构的发展趋势,分析了薄壁受限空间的缺陷产生及枝晶生长规律,阐述了薄壁结构对力学性能的影响,展望了先进涡轮叶片的制备及其组织控制的发展趋势。     

单晶高温合金凝固特性与典型凝固缺陷研究

单晶高温合金是一种复杂组元多相组织材料,随着合金化程度的不断提高、难熔元素的增多和叶片结构的复杂化与大型化,凝固缺陷控制成为提高叶片质量和性能的关键.单晶合金的凝固组织及凝固缺陷不仅与合金成分有关,还取决于其凝固特性及工艺条件,本文阐述了先进单晶合金固/液相变温度、凝固分配系数等凝固特性的特点和变化规律,重点分析了晶体取向偏离和杂晶2种典型凝固缺陷形成机制及其与凝固特性、工艺条件的关系,探讨了解决复杂单晶叶片典型缺陷的方法和思路,并评述了不同控制方法的实施效果.     

高温合金单晶叶片定向凝固过程的宏微观数值模拟

基于有限元和Panda热动力学数据库建立了单晶叶片真空熔模铸造定向凝固过程的数理模型,对不同工艺下单晶叶片试样凝固过程中的温度场、糊状区演变及枝晶二次臂间距进行了仿真,研究了缺陷形成机理和规律。计算结果与实验吻合良好。计算结果显示,拉速大时二次臂细小,但杂晶产生的趋势加大;拉速小时杂晶不易形成,但二次臂增粗。对实际空心薄壁复杂单晶叶片定向凝固过程的模拟研究表明,二次臂间距在叶身部分分布比较均一, 3.5 mm/min抽拉时有可能在缘板处产生杂晶。采用变拉速工艺,不仅可避免杂晶缺陷,还能保证工件大部分枝晶细小,提高生产效率和成品率     

IC10与GH3039高温合金的真空钎焊

采用Co50NiCrWB钴基钎料及Rene’95高温合金粉末对IC10与GH3039高温合金进行了真空钎焊及大间隙钎焊。试验结果表明,采用Co50NiCrWB钎料及Rene’95高温合金粉末在1180℃／30min规范下钎焊IC10与GH3039高温合金,可获得致密完整的IC10／GH3039钎焊接头及大间隙钎焊接头,接头在900℃下的拉伸性能和持久性能均超过GH3039母材水平,拉伸和持久试验时,断裂都发生在GH3039母材中。     

高温合金单晶铸件中杂晶缺陷的试验研究

分析了高温合金单晶叶片铸件中杂晶缺陷的特征和形成机理。指出杂晶主要产生在铸件横截面大幅度扩张的部位,如缘板和叶冠处,原因是边角处冷却过快,熔体过冷超过了合金的临界形核过冷度。通过试验验证了叶片形状、凝固工艺和合金过冷能力等因素的影响,并提出了这种几何性杂晶形成的条件判据。在生产试验中还发现杂晶也会由其他原因引起,如在型壳内壁的裂纹处和型壳与芯头的间隙中,浇注时渗入的金属液在凝固时形成杂乱晶向的金属披缝,有可能长入铸件形成杂晶。另外,铸件在定向凝固中若产生雀斑缺陷,则雀斑链中的细小等轴晶粒可能会继续生长,扩展为粗大的杂晶组织。条纹晶也可发展成为三维的大尺度杂晶缺陷,但与基体的晶向偏离不会太大。     

高温合金单晶铸件中条纹晶缺陷的试验研究

对几种高温合金铸件中的条纹晶缺陷进行了考察和分析。发现条纹晶多出现于竖直的叶身部位,叶背多于叶盆,上部多于下部,而叶根(榫头)部位极少出现。在竖直的叶身部位的条纹晶多是纵向生长,但也有的是斜向发展。而处于水平状态的叶冠或缘板上会出现横向的条纹晶缺陷。所有条纹晶都是在基体枝晶组织的基础上形成,其基本走向由基体枝晶决定,不论这些枝晶是纵向、斜向还是横向。条纹晶不仅是是细长的线形缺陷,也可能发展为大尺度的三维缺陷,严重影响单晶铸件的质量。从铸件的微观组织来看,条纹晶实际上起源于单晶基体上断裂出来的一段枝晶。