材料設計漫談ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-12 22:00 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 圖） ● 大型葉片單晶工藝的難度更大 高溫合金整體葉盤精鑄工藝 用于 760℃ 以下工作的高溫合金零件。目的是避免或減少與粗晶伴生的連續(xù)析出碳化物、偏析和微觀縮孔，提高疲勞性能和使用可靠性。 細化途徑：振動法、熱控法、細化劑法 ● 細晶精鑄工藝 斯貝發(fā)動機起動器細晶葉盤。 BIAM采用機械振動法 +熱控法制成，使用1000次以上仍不損壞，而從英國進口的葉輪使用 900次以下就損壞 細晶葉盤與普通葉盤的晶粒度對比 高溫合金定向葉片 /細晶輪轂整體葉盤 ● 雙性能精鑄工藝 3 粉末成形工藝的典例 高溫合金渦輪盤材料的發(fā)展史同樣離不開工藝創(chuàng)新的重要貢獻 ● 隨著航空發(fā)動機推重比的不斷提高 ,渦輪盤材料的關鍵性地位越來越突出。有人把它譽為“發(fā)動機的皇冠”（渦輪葉片則譽為“皇冠上的眾多明珠”）。 ● 原來采用變形工藝的渦輪盤材料，由于偏析等問題很難妥善解決，其高溫蠕變抗力和疲勞性能等難以滿足較高推重比發(fā)動機的要求，于是美國創(chuàng)立了新的粉末盤的工藝路線。 ● 高溫合金粉末盤的工藝路線 GE公司早期沒有采用 Pamp。W公司的超塑性鍛造工藝，而采用了熱等靜壓工藝。 1980年，用熱等靜壓工藝制成的 F404發(fā)動機 Rene’95粉末渦輪盤破裂而導致一等事故。后來歐美的粉末盤都采用了“擠壓開坯 +超塑性鍛造”的工藝，以保證消除尺寸過大的陶瓷夾雜和改善組織性能。需 2萬～ t擠壓機。 ● BIAM研制成功的 FGH95渦輪盤與 DD3單晶葉片已在渦軸發(fā)動機上長期試車通過 噴射成形工藝 ◇ 與多工序的鑄錠 /熱變形的傳統(tǒng)工藝相比，由于它是由金屬液直接霧化和沉積成近凈型半成品，因此周期短，成本低。 ◇ 與鑄造工藝相比，由于具有快速凝固的特點，金相組織細小均勻，更適合于在噴射成形后經(jīng)少量變形（如熱軋、冷軋、超塑成形）加工成最終成品。 ◇ 適合于一些難變形合金或鑄造時易嚴重偏析的合金（如 TiAl合金） ● 鋁合金、高溫合金、鈦合金、金屬間化合物均適用 ●優(yōu)越性 三種噴射成形方式的示意圖 ● 應用情況 ◇ 美國海軍的噴射成形 In625合金大口徑厚壁管等已用于艦艇魚雷發(fā)射管、尾軸及軸密封套等。 ◇ Pamp。W發(fā)動機公司和 Howmet公司制備的噴射成形（ +熱等靜壓 +環(huán)軋） In718合金高壓渦輪機匣已分別在 PW4000和 F100PW220發(fā)動機上通過了試車 。 ◇ GE公司噴射成形高溫合金渦輪盤將用于新一代GE90發(fā)動機，見圖。 從 1400℃ 的高溫合金熔液霧化沉積成盤件的實況 噴射成形的 TiAl合金 (Ti48Al2Nb2Mn)環(huán)形件 噴射成形設備（ 70Kg容量） ● BIAM較早就建立了噴射成形設備 （ 見圖 ） 和開展了研究 。 航天某渦扇發(fā)動機的 GH742渦輪盤很易鍛裂 ， 高 。 現(xiàn)改用噴射成形工藝并制成 5個成品盤 （ 見圖 ） ， 提 高 了200MPa。 某渦扇發(fā)動機用 GH742噴射成形沉積坯制成渦輪盤半成品的過程 噴射成形 GH742渦輪盤成品 激光成形（ Lasform）工藝 ● 在美政府的國防先進研究項目局和海軍研究辦公室的資助下，由兩個大學（ Johns Hopkins大學和賓夕法尼亞州大學）、兩個公司（ MTS系統(tǒng)公司和 AeroMet公司）聯(lián)合研究成功。 ●這是一種由高功率激光鍍覆技術與先進的快速成形技術結(jié)合而成的金屬粉末熔化和直接沉積的新工藝 ●激光成形設備由一個 14KW CO2激光器、一個特殊的粉末喂料系統(tǒng)和一個很大的可充氬的工作室（ ）組成，工件與激光束的三維相對運動通過計算機軟件控制（見圖）。 激光成形設備 ● 優(yōu)越性 ●是軟件驅(qū)動的柔性加工，不用添置加工設備、工夾具等硬件，最適用于通常要改變設計的研制工作。 ●生產(chǎn)周期短，可快速反應。 ●材料利用率高。 ●力學性能達到鍛件水平 ●可裁縫式地制成“變成分”的材料和零件 ●一種比傳統(tǒng)補焊好得多的修補手段 ●應用實例 F/A18E/F已選定 4個 Ti6Al4V大型構(gòu)件應用此工藝 鑒于激光成形工藝可顯著降低研制周期與成本，對航空工業(yè)高性能金屬構(gòu)件有戰(zhàn)略性重要意義，美國國防后勤局最近與明尼蘇達州的
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