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! 第八篇
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! 细晶精密铸造新技术
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第一章细晶铸造技术概述
第一章细晶铸造技术概述
第一节技术概况
国外近二十年来集中力量发展了高温合金定向铸造和单晶铸造技术,主要是为了提
高航空发动机高压涡轮叶片的高温工作能力,从而增大发动机的推力,并延长其工作寿
命。与此同时,航空发动机的恶劣工况对在中低温条件下工作的低压涡轮叶片、整体叶
盘和涡轮机匣等高温合金铸件的低周疲劳寿命提出了更高要求。但是这类铸件在普通
熔模精铸工艺生产条件下,一般为粗大的树枝晶或柱状晶,晶粒平均尺寸大于!"",较典
型的为! # $""。由于晶粒粗大及组织、性能上的各向异性,很容易导致铸件在使用过程
中疲劳裂纹的产生和发展,这对于铸件的疲劳性能尤其是低周疲劳性能极为不利,并且
造成铸件力学性能数据过于分散,降低了设计容限。随着对发动机的整体寿命和性能要
求的进一步提高,改善铸件的中低温疲劳性能及其他力学性能显得十分重要。这便导致
了细晶铸造技术的产生和发展。
第二节细晶铸造发展趋势
工业发达国家,尤其是美国和德国,早在%& 世纪’& 年代末就开展了高温合金细晶
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第八篇细晶精密铸造新技术
铸造技术的研究和应用,在!" 世纪#" 年代中后期该项技术发展趋于成熟,目前正在航
空、航天工业领域中扩大其应用范围,如美国$%&’() 公司利用细晶铸造技术成功地制
造了*%+,-、*./—*!01、231456、4314# 等高温合金整体涡轮,使涡轮的低周疲劳寿命
提高了! 7 5 倍。德国、法国在新型号航空发动机上也采用了细晶整体涡轮铸件。国内
对高温合金细晶铸造技术的研究从!" 世纪#" 年代末开始起步,经过“八五”和“九五”期
间的研究和应用,我国航空制造业建立了专门的细晶铸造设备,对高温合金细晶铸造工
艺进行了较系统的试验,研制了一批镍基高温合金细晶铸件,并已应用于航空发动机中,
在细晶铸造研究领域内取得了重要的进展。
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第二章细晶铸造的特点和工艺方法
第二章细晶铸造的特点和工艺方法
第一节细晶铸造的特点
细晶铸造技术或工艺(!"#$)的原理是通过控制普通熔模铸造工艺,强化合金的形
核机制,在铸造过程中使合金形成大量结晶核心,并阻止晶粒长大,从而获得平均晶粒尺
寸小于% & ’(( 的均匀、细小、各向同性的等轴晶铸件,较典型的细晶铸件晶粒度为美国
标准)*+ ,- . / 级。细晶铸造在使铸件晶粒细化的同时,还使高温合金中的初生碳化物
和强化相尺寸减小,形态改善。因此,细晶铸造的突出优点是大幅度地提高铸件在中
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低温( )条件下的低周疲劳寿命,并显著减小铸件力学性能数据的分散度,从而提
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高铸造零件的设计容限。同时该技术还在一定程度上改善铸件抗拉性能和持久性能,并
使铸件具有良好的热处理性能。
细晶铸造技术还可改善高温合金铸件的机加工性能,减小螺孔和刀刃形锐利边缘等
处产生加工裂纹的潜在危险。因此该技术可使熔模铸件的应用范围扩大到原先使用锻
件、厚板机加工零件和锻铸组合件等领域。在航空发动机零件的精铸生产中,使用细晶
铸件代替某些锻件或用细晶铸造的锭料来做