高温合金细晶铸造新技术.pdf

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1、制造技术研究航天制造技术制造技术研究高温合金细晶铸造新技术11222211赵京晨燕平彭艳锋孟祥炜肖文丰李曙光张龙飞陈兴福（1.钢铁研究总院，北京100081；2.首都航天机械公司，北京100076）摘要：常规的铸造组织存在细等轴晶、柱状晶和粗等轴晶三种晶区。采用新方法铸造出来的高温合金铸造组织是分布于整个铸造截面区域内的均匀细等轴晶组织，它不仅晶粒度可以细小得达到锻造晶粒度，且没有织构或流线。与传统的高温合金细晶铸造相比，因为它注入型腔的不是传统细晶铸造的粥状液体——固、液混合体，而是在工业上首次应用的过冷至熔点以下的单相金

2、属液体，因此具有超强的充型能力。关键词：铸造高温合金；细晶组织；铸造技术AnAdvancedPrecisionCastTechnologyforEquiaxedFineGrainSuperalloysCastings11222ZhaoJingchenYanPingPengYanfengMengXiaoweiXiaoWenfeng211LiShuguangZhangLongfeiChenXingfu(1.CentralIronandSteelResearchInstitute,Beijing100081；2.CapitalAe

3、rospaceMachineryCompany,Beijing100076)Abstract：Ingeneral,therearethreekindsofgrainsexistinginconventionalsuperalloycastings:equiaxedfinegrains,columnargrainsandequiaxedcoarsegrains.Thenewideaandadvancedtechnologyinnovatedbythisstudywasemployedtomakethesuperalloycas

4、tingswithequiaxedfinegrainsevenlyoverthewholecastings.Thegrainsizesofthecastingsareasfineasthoseinforgingsandwithnodirectionalfeatures.Furthermore,becausethepouringmetalliquidwasnotamixtureofsolid/liquidasoccurredintraditionalprocessingoffinegraincastings,butthepur

5、eliquidstatewithdeeperundercooling,theliquidpossesssuper-capabilitytofillcomplicatedcastingmoulds.Keywords：castsuperalloy；finegrain；casttechnology1引言加人为干预，使其达到较深的过冷度，并同时保持纯液态，从而使液态金属具有良好的充型能力，使得最本研究所属的技术领域为金属及合金的铸造领终浇注获得全铸造截面的均匀细等轴晶。本研究采取域。它是主要用于高温合金的大型复杂难充型铸件的的技术措

6、施是对降温的金属液体施加一定的交变磁[1]细晶铸造，以铸件代替锻件的铸造技术。场，从而在金属液中产生合适的感应电流，使得金属液体能持续降温并保持纯液态。可用于阐释这一技术2细晶能力的研究的理论基础如下。在存在电流I的单相金属液体中，邻近的任意两本技术的关键是对正在降温凝固的金属液体施点A和B之间存在微弱的电动势V0，如图1a所示。作者简介：赵京晨（1956-），教授级高工，材料工程专业；研究方向：高温合金细晶铸造。基金项目：工信部科技重大专项子课题2009ZX04006-042-03资助。收稿日期：2013-10-311制造

7、技术研究2013年12月第6期然而如果在存在电流I且析出了固相的金属液体中，采用本技术措施，目前已制成的Ni基高温合金若B点处在固相析出的位置，而A点仍处在液相中，多种铸件。以法兰铸件为例，其三维模型如图2a所那么A、B两点之间将会产生明显的电动势V′，即示，铸件材料为K4202，铸件高152mm，下端带有环V′>>V0，如图1b所示。在图1a所示情况下，体系包形法兰，直径184mm，上端为圆柱状，直径52mm，含的电势能为IV0，而图1b则相应为IV′，显然IV′远铸件整体壁厚为4mm，法兰壁厚17mm。其中最薄处大于IV

8、0。因此，从能量的角度分析，在有电流I存在——筋板的厚度仅有2mm。铸件毛坯约2.5kg。的金属液体中，液相中若要析出固相则体系的能量将法兰铸件工艺设计采用顶注加侧注的浇注方法，升高，因此固体的析出是受抑制的。若保持适当大小在大法兰上设环形冒口，侧法兰上设内浇口，对法兰的电流I，使得金属液