K4169合金叶轮真空自耗电极凝壳炉离心铸造工艺研究

高温合金铸件在航空航天等领域有着广泛和重要的应用,常用工艺为感应熔炼浇注.该浇注工艺使用氧化物坩埚,会对原材料纯净度产生影响,且采用重力浇注,合金内部易产生疏松、浇不足等缺陷.为提高合金液纯净度,通过使用真空自耗电极凝壳炉对K4169叶轮进行离心浇注,针对不同浇注系统及离心转速进行了铸造模拟.结果表明,铸造缺陷主要集中...     

Co对K4169合金铸态组织和性能的影响

采用手工电弧炉熔炼制备了不同Co含量的K4169高温合金,显微组织和力学性能的研究表明:Co强烈促进Laves相的形成,缩小合金枝晶间偏析区;随着Co含量从0.5%增加到0.8%,Laves相由小块状变为筛网状且数量明显增多;合金中强化相γ′相的数量也随Co含量的增加而增多。Co元素的加入使K4169铸态合金的室温压缩强度有所提高,合金的硬度稍有降低,但总体来说Co元素的增加对铸态合金的室温压缩强度和硬度的影响较小。     

K4169合金的高速磨削与形貌特征研究

以磨削速度为150 m/s的金刚石单颗粒对K4169合金进行了高速磨削试验,探讨了K4169合金的显微组织和磨削形貌特征。结果表明,经过固溶和时效处理的K4169合金晶界处有少量碳化物,碳化物附近无其它针状脆性相;K4169合金基体组织中存在与基体保持良好共格或半共格关系的纳米级γ"析出相;K4169合金在高速金刚石磨粒作用下的磨痕入口和出口处形成了毛刺,磨痕表面光滑平整,局部区域存在少量黏着物;由于受到剪切滑移作用,K4169合金磨屑呈现出锯齿状特征。     

铸造工艺参数和细化剂对K4169高温合金铸态组织的影响Ⅰ.晶粒组织及晶粒细化机理

研究了K4169高温合金在各种工艺条件下及向熔体中加入复合细化剂时的晶粒组织。结果表明，降低浇注温度和加入复合细化剂可以明显细化冷凝后基体的晶粒和提高铸件断面等轴晶的比例。在通常的浇注温度1400℃下加入复合细化剂。对合金熔体进行或不进行过热处理时，可使圆柱锭的晶粒分别细化至ASTM1.7级和ASTM3.2级；断面等轴晶的比例分别达96％和99％以上。当浇注温度为1420℃、加入复合细化剂并对合金熔体进行过热处理时。可使圆柱锭晶粒细化至ASTM M10.5级，断面等轴晶的比例达90％以上。提出了晶粒细化的机理并对晶粒细化后断面等轴晶比例增大的现象进行了分析。     

微量硫对K4169合金组织与性能的影响

研究微量硫含量对Ｋ４１６９合金的枝晶组织和元素偏析的影响，并测定了不同硫含量合金的室温、６５０℃瞬时拉伸性能以及６５０℃，６２０ＭＰａ条件下持久性能．结果表明，硫偏聚在枝晶间，促进Ｙ相和Ｌａｖｅｓ相形成，明显降低瞬时拉伸性能和持久性能．     

K4169高温合金凝固晶粒组织的计算机模拟

采用热熔法处理结晶清热的二维不稳定热导方程模拟凝固温度场，利用连续形核模型和技晶尖端生长的动力学模型，即KGT模型模拟K4169高温合金晶粒组织的形成，将凝固温度场的模拟和晶粒组织形成的模拟相耦合，计算了该合金的凝固晶粒组织特征值，包括晶粒密度和平均晶粒尺寸，并在计算机上实现了凝固晶粒组织的可视化。与试验结果进行比较后表明，模拟结果与试验结果符合较好。     

合金元素对K4169高温合金析出相影响研究现状

综述分析了沉淀强化元素、固溶强化元素、微合金化元素及杂质元素对K4169高温合金中析出相的影响,特别是对MX型碳化物、Laves相和δ相形状、大小和分布的影响,并总结了K4169合金的最新研究进展。     

铸造工艺参数和细化剂对K4169高温合金铸态组织的影响Ⅱ.枝晶组织及晶粒球化机理

铸造工艺参数和细化剂对K4169合金枝晶组织，元素偏析、夹杂及缩松有明显的影响。浇注温度越低，一次枝晶主轴长度和二次枝晶臂距就越小。在同一浇注温度下，化学法细晶试样的一次枝晶主轴长度较普通铸试样的短．但二者的二次枝晶臂距没有明显差别。晶粒细化后，合金中主要元素Fe,Cr,Nb,Mo和Ti的偏析减轻，晶粒的形态由树枝晶向细晶组织中的粒状晶转变。对晶粒球化现象做了合理解释。微量细化剂的加入不会在铸件中形成夹杂。不会改变合金的相组成。在高的浇注温度下，细化剂使晶粒细化的同时，也使铸件中的缩松大大减少。     

大厚度K4169高温合金电子束焊接工艺

通过对大厚度K4169合金真空电子束焊接工艺试验研究,优化了工艺参数,分析了焊缝表面成形及焊接接头组织、力学性能。结果表明:K4169合金具有良好的电子束焊接性能,焊缝区形成层状组织,时效处理后焊缝抗拉强度远远高于母材的抗拉强度。     

均匀化温度对K4169合金显微组织和持久性能的影响

研究了两种均匀化温度下的热处理对K4169合金显微组织、Nb偏析和持久性能的影响。结果表明,随着均匀化温度的提高,合金中Laves的体积分数逐渐降低。1120℃时,Nb元素仍强烈偏析于枝晶间;当温度升高至1160℃时,Nb元素的偏析程度得到显著改善。经固溶和时效处理后,δ相分别主要以魏氏组织和颗粒状析出,1160℃处理试样中γ′′相的体积分数较大。650℃/620 MPa持久性能测试结果表明,持久寿命随均匀化温度的提高显著增加,但延伸率有所降低。持久断裂类型由穿晶韧性断裂变为沿晶-穿晶复合脆性断裂。     

SiC陶瓷/K4169合金复合铸件铸造过程的数值模拟研究

铸造一体化成形技术有助于制备大尺寸、复杂结构的陶瓷/金属复合构件,具有重要的理论意义和应用价值。本文基于有限元方法,针对SiC陶瓷/K4169合金复合铸件,探究铸造充型过程的流场,陶瓷-金属的热交互作用以及凝固过程中复合铸件热应力、残余应力的产生与分布特性。结果表明,金属液充型过程在内浇口处出现不稳定流动;陶瓷在接触金属液后,表面温度陡升,且在陶瓷内部形成20-30℃/mm的温度梯度;铸造热应力呈现出先降低后升高的趋势;残余应力集中在陶瓷和金属界面,且较大应力在陶瓷一侧,陶瓷端残余应力峰值在距离界面2-3mm处。     

离心铸造AZ61A镁合金管的显微组织和力学性能

利用离心铸造工艺制备大口径AZ61A镁合金薄壁管,研究了其显微组织及力学性能,与传统砂型凝固铸件进行了比较分析。结果表明,离心铸造镁合金管晶粒得到了显著的细化;平衡凝固条件下的L→α-Mg＋β-Mg17Al12共晶转变在很大程度上被抑制,形成以过饱和初生相α-Mg为主相的凝固组织;合金元素的整体分布均衡;力学性能得到提高,断口上存在大量韧窝,具有准解理断裂特性,显示塑性得到了明显改善     

离心铸造充型及凝固过程数值模拟

采用数值模拟技术优化进而控制生产,使离心铸造科学化生产是离心铸造技术提高的关键.本文借助流体流动方程及传热方程建立并开发了离心铸造数值模拟模型及软件,为科学指导离心铸造生产提供了科学保障和有效手段.     

离心铸造钛合金熔体补缩过程渗流流动物理模拟

采用相似物理模拟法,研究了离心力场下钛合金熔体补缩过程中渗流流体体积的变化规律,并与大断面充型流动进行了对比.结果表明:随着补缩时间和旋转速度的增加,补缩过程中渗流流体体积增大;同时随着流体粘度和多孔介质孔眼数的减小,补缩过程中渗流流体体积也相应增大;当铸型顺时针旋转时,浇道左侧相对于右侧,先进行补缩渗流;补缩过程中渗流流动与大断面宏观充型流动相比,在相同时间内,渗流流体体积减少.     

离心铸造钛合金熔体充型流动物理模拟相似理论及实验研究

借助相似物理模拟理论,研究离心铸造钛合金熔体充型流动物理模拟相似准则。并采用相似物理模拟的方法,研究离心力场下钛合金熔体充型流动过程中,熔体流动的变化规律。实验结果表明:离心力场下物理模拟钛合金熔体充型流动时,同时满足Cn准则和雷诺准则;模拟流体充型流动时,沿着横浇道后壁进行充型;流体的自由液面是以转轴为圆心的规则圆弧面;流体横截面面积随着旋转速度和充型长度的增加相应减小;转速越高,在同一时间内,充填速度和长度越小。     

TiAl基合金排气阀立式离心铸造充型及凝固过程数值模拟

以N-S方程、连续性方程及Fourier导热方程为基础，结合离心力、重力及Coriolis力，在实验的基础上建立了立式离心铸造充型过程及凝固过程数学模型．并且依据此模型对TiAl基合金排气阀立式离心铸造过程温度场、流场及压力场进行了数值模拟．数值模拟结果表明，离心铸造的充型过程存在正向和反向两个充填过程，在入口处易出现卷气缺陷．凝固过程也存在正向和反向两个凝固顺序，在靠近先充填一侧易于形成偏轴线缩松缺陷．     

轧辊新材料和新工艺的研究

根据轧辊的性能要求,通过设计化学成分、改进熔炼和浇注工艺,研制成功离心轧辊新材料,显著提高轧辊的表面及内在质量。经实际生产验证,新材料和新工艺的应用,可大幅提高离心轧辊芯部强度,解决断辊难题;避免气孔、夹渣、缩孔和疏松等铸造缺陷,提高轧辊的生产率。     

铸钢套筒离心铸造充型过程数值模拟

针对离心铸造铸钢套筒生产方法的工艺特点,对金属液体的流动、传热进行分析,考虑了向心加速度和科里奥利加速度,成功建立了描述这种铸造方法充型及凝固特性的数学模型.并利用数值模拟技术,在Visual C 6.0平台上,对铸钢套筒铸件的形成过程进行了可视化仿真.实际应用表明,可以达到验证现有方案,优化铸造工艺的目的.     

GH4169合金热加工中微观组织模拟研究进展

系统介绍了GH4169合金热加工过程微观组织演化的物理模拟、数值模拟的研究内容和方法,以及国内外的最新研究进展。