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航空发动机用单晶高温合金成分设计研究进展
被引量：
8
1
作者
张龙飞
江亮
+1 位作者
周科朝
黄再旺
《中国有色金属学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期630-644,共15页
为适应航空发动机越来越高的燃气工作温度,镍基单晶高温合金的成分在近半个世纪的发展中持续优化,以不断提高合金的综合高温性能。铼(Re)元素的加入发挥了关键的高温强化作用,然而Re的高度稀散和高昂价格急剧增加了合金的应用风险和制...
为适应航空发动机越来越高的燃气工作温度,镍基单晶高温合金的成分在近半个世纪的发展中持续优化,以不断提高合金的综合高温性能。铼(Re)元素的加入发挥了关键的高温强化作用,然而Re的高度稀散和高昂价格急剧增加了合金的应用风险和制造成本,不利于合金的应用发展。本文以镍基单晶高温合金微观组织设计为基础,首先总结了国内外历代单晶高温合金的成分发展趋势和设计理念,随后聚焦近年来合金发展对降低Re含量的设计需求,总结了目前新型低Re合金的发展现状,最后综述了单晶高温合金成分设计方法的发展,旨在为合金的成分设计提供参考。
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关键词
镍基单晶高温合金
微观组织
成分设计
铼
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职称材料
基于数值模拟的K418B高温合金精密铸件组织与性能研究
被引量：
1
2
作者
刘明亮
李九霄
+8 位作者
张静雯
杜大帆
隋大山
董安平
孙宝德
何林
王迪
齐飞
易出山
《精密成形工程》
北大核心
2023年第8期129-138,共10页
目的探究高温合金调压铸造的充型凝固过程,研究调压铸造工艺对铸件组织缺陷和力学性能的影响规律,并验证数值模拟对实际生产指导的可靠性。方法以某精密构件为研究对象,借助Pro CAST数值模拟软件模拟了铸件的调压铸造充型凝固过程并对...
目的探究高温合金调压铸造的充型凝固过程,研究调压铸造工艺对铸件组织缺陷和力学性能的影响规律,并验证数值模拟对实际生产指导的可靠性。方法以某精密构件为研究对象,借助Pro CAST数值模拟软件模拟了铸件的调压铸造充型凝固过程并对组织缺陷的形成进行了预测。对成形铸件的特征关键部位进行了取样,通过金相显微镜和扫描电子显微镜对铸态试样的微观组织进行了观察,借助准静态万能拉伸试验机测试了特征试样的室温和高温(750℃)拉伸性能,并对断口形貌进行了观察和分析。结果数值模拟结果表明,金属液充型平稳,凝固过程基本符合自上而下的顺序凝固,铸件缺陷较少,缩孔体积分数仅为0.22%。实验结果表明,铸件的铸态组织为典型的树枝晶组织,晶粒尺寸细小均匀;二次枝晶间距较小,组织致密,缩松缩孔缺陷较少,这与数值模拟的结果吻合较好;铸件的平均抗拉强度超过900 MPa,最大伸长率为15%,该铸件具备较好的综合力学性能。结论通过数值模拟方法指导铸造生产具有一定的可靠性,同时,通过调压铸造工艺可以生产出具有较好组织和力学性能的高温合金薄壁铸件。
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关键词
数值模拟
精密铸件
调压铸造
二次枝晶间距
晶粒尺寸
拉伸性能
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职称材料
镍基高温合金调压铸造非线性压力曲线设计与验证
3
作者
王迪
隋大山
+7 位作者
李九霄
董安平
刘明亮
齐飞
易出山
雷四雄
史志武
张国栋
《精密成形工程》
北大核心
2023年第9期141-151,共11页
目的针对变截面铸件在调压铸造充型阶段出现充型不稳定这一问题,结合数值模拟分析,提出非线性压力曲线的设计方法。方法基于ProCAST软件对不同壁厚和不同截面比的模型进行模拟,研究在不同加压速度和不同型壳预热温度下不同壁厚模型浇口...
目的针对变截面铸件在调压铸造充型阶段出现充型不稳定这一问题,结合数值模拟分析,提出非线性压力曲线的设计方法。方法基于ProCAST软件对不同壁厚和不同截面比的模型进行模拟,研究在不同加压速度和不同型壳预热温度下不同壁厚模型浇口速度的变化情况,以及在不同加压速度下不同截面比模型浇口速度的变化情况。针对数值模拟结果提出变截面模型工艺优化方法,设计特征模型进行数值模拟验证;推导在实际调压铸造充型过程中加压速度与充型速度的关系,并利用水力学模拟进行验证。结果用非线性加压进行数值模拟,相对于线性加压充型过程,其浇口速度普遍呈下降趋势,其中最大浇口速度由0.29m/s下降到0.2 m/s,降幅为45%;在变截面前后,浇口速度呈周期性波动,说明非线性加压充型较为稳定;对推导出的加压速度计算公式进行了水力学模拟实验,从充型形态可以看出,在变截面处水流波动平稳,验证了加压速度计算公式的正确性。结论通过研究变截面突变浇口速度的变化情况,提出了非线性加压方法,有效解决了调压铸造过程中出现的金属液飞溅、振荡、充型不稳定等问题,不仅提高了铸件的成品率,而且优化了调压设备的精准控压。
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关键词
调压铸造
数值模拟
非线性加压
浇口速度
加压速度
水力学模拟
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职称材料
题名
航空发动机用单晶高温合金成分设计研究进展
被引量：
8
1
作者
张龙飞
江亮
周科朝
黄再旺
机构
中南大学粉末冶金国家重点实验室
中国航空发动机集团南方工业有限公司
烟台大学精准材料高等研究院
出处
《中国有色金属学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第3期630-644,共15页
基金
国家重点研发计划资助项目(2018YFB0704100)。
文摘
为适应航空发动机越来越高的燃气工作温度,镍基单晶高温合金的成分在近半个世纪的发展中持续优化,以不断提高合金的综合高温性能。铼(Re)元素的加入发挥了关键的高温强化作用,然而Re的高度稀散和高昂价格急剧增加了合金的应用风险和制造成本,不利于合金的应用发展。本文以镍基单晶高温合金微观组织设计为基础,首先总结了国内外历代单晶高温合金的成分发展趋势和设计理念,随后聚焦近年来合金发展对降低Re含量的设计需求,总结了目前新型低Re合金的发展现状,最后综述了单晶高温合金成分设计方法的发展,旨在为合金的成分设计提供参考。
关键词
镍基单晶高温合金
微观组织
成分设计
铼
Keywords
nickel-based single crystal superalloys
microstructure
alloy design
Re
分类号
TG132 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
基于数值模拟的K418B高温合金精密铸件组织与性能研究
被引量：
1
2
作者
刘明亮
李九霄
张静雯
杜大帆
隋大山
董安平
孙宝德
何林
王迪
齐飞
易出山
机构
上海工程技术大学材料科学与工程学院
上海交通大学上海市先进高温材料及其精密成形重点实验室
上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室
中国航空发动机集团南方工业有限公司
出处
《精密成形工程》
北大核心
2023年第8期129-138,共10页
基金
国家科技重大专项(J2019-Ⅵ-0004-0117)
航发产学研项目(HFZL2020CXY023)。
文摘
目的探究高温合金调压铸造的充型凝固过程,研究调压铸造工艺对铸件组织缺陷和力学性能的影响规律,并验证数值模拟对实际生产指导的可靠性。方法以某精密构件为研究对象,借助Pro CAST数值模拟软件模拟了铸件的调压铸造充型凝固过程并对组织缺陷的形成进行了预测。对成形铸件的特征关键部位进行了取样,通过金相显微镜和扫描电子显微镜对铸态试样的微观组织进行了观察,借助准静态万能拉伸试验机测试了特征试样的室温和高温(750℃)拉伸性能,并对断口形貌进行了观察和分析。结果数值模拟结果表明,金属液充型平稳,凝固过程基本符合自上而下的顺序凝固,铸件缺陷较少,缩孔体积分数仅为0.22%。实验结果表明,铸件的铸态组织为典型的树枝晶组织,晶粒尺寸细小均匀;二次枝晶间距较小,组织致密,缩松缩孔缺陷较少,这与数值模拟的结果吻合较好;铸件的平均抗拉强度超过900 MPa,最大伸长率为15%,该铸件具备较好的综合力学性能。结论通过数值模拟方法指导铸造生产具有一定的可靠性,同时,通过调压铸造工艺可以生产出具有较好组织和力学性能的高温合金薄壁铸件。
关键词
数值模拟
精密铸件
调压铸造
二次枝晶间距
晶粒尺寸
拉伸性能
Keywords
numerical simulation
precision casing
adjustable pressure casting
secondary dendrite arm spacing(SDAS)
grain size
tensile property
分类号
TG249.5 [机械工程—精密仪器及机械]
下载PDF
职称材料
题名
镍基高温合金调压铸造非线性压力曲线设计与验证
3
作者
王迪
隋大山
李九霄
董安平
刘明亮
齐飞
易出山
雷四雄
史志武
张国栋
机构
上海工程技术大学材料科学与工程学院
上海交通大学
上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室
中国航空发动机集团南方工业有限公司
中国
航发商用
航空
发动机
有限
责任
公司
出处
《精密成形工程》
北大核心
2023年第9期141-151,共11页
基金
国家科技重大专项(J2019-Ⅵ-0004-0117)
航发产学研项目(HFZL2020CXY023)。
文摘
目的针对变截面铸件在调压铸造充型阶段出现充型不稳定这一问题,结合数值模拟分析,提出非线性压力曲线的设计方法。方法基于ProCAST软件对不同壁厚和不同截面比的模型进行模拟,研究在不同加压速度和不同型壳预热温度下不同壁厚模型浇口速度的变化情况,以及在不同加压速度下不同截面比模型浇口速度的变化情况。针对数值模拟结果提出变截面模型工艺优化方法,设计特征模型进行数值模拟验证;推导在实际调压铸造充型过程中加压速度与充型速度的关系,并利用水力学模拟进行验证。结果用非线性加压进行数值模拟,相对于线性加压充型过程,其浇口速度普遍呈下降趋势,其中最大浇口速度由0.29m/s下降到0.2 m/s,降幅为45%;在变截面前后,浇口速度呈周期性波动,说明非线性加压充型较为稳定;对推导出的加压速度计算公式进行了水力学模拟实验,从充型形态可以看出,在变截面处水流波动平稳,验证了加压速度计算公式的正确性。结论通过研究变截面突变浇口速度的变化情况,提出了非线性加压方法,有效解决了调压铸造过程中出现的金属液飞溅、振荡、充型不稳定等问题,不仅提高了铸件的成品率,而且优化了调压设备的精准控压。
关键词
调压铸造
数值模拟
非线性加压
浇口速度
加压速度
水力学模拟
Keywords
pressure regulation casting
numerical simulation
nonlinear compression
gate velocity
pressure rate
hydraulic simulation
分类号
TG244 [金属学及工艺—铸造]
TG249.5 [机械工程—精密仪器及机械]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
航空发动机用单晶高温合金成分设计研究进展
张龙飞
江亮
周科朝
黄再旺
《中国有色金属学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
8
下载PDF
职称材料
2
基于数值模拟的K418B高温合金精密铸件组织与性能研究
刘明亮
李九霄
张静雯
杜大帆
隋大山
董安平
孙宝德
何林
王迪
齐飞
易出山
《精密成形工程》
北大核心
2023
1
下载PDF
职称材料
3
镍基高温合金调压铸造非线性压力曲线设计与验证
王迪
隋大山
李九霄
董安平
刘明亮
齐飞
易出山
雷四雄
史志武
张国栋
《精密成形工程》
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
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