航空發動機(jī)工(gōng)作環境非常惡劣,在高溫、高寒等(děng)極端工作條件下(xià),對渦輪葉片、葉盤(pán)及渦輪機匣等高(gāo)等溫合金鑄件的(de)壽命(mìng)提出嚴格的要求,如果采用(yòng)傳統的熔模精密鑄造技術,會導緻生産的鑄件出現柱狀晶或是樹枝晶(jīng),晶粒的平均尺寸超過4毫米,晶粒粗大,并(bìng)且組織存在差異性(xìng),各部位性(xìng)能會有所不同,如果通過此類(lèi)技術生産高溫合金,可能會導(dǎo)緻鑄件在使用期間出現疲勞裂紋(wén)的問題,縮短使用壽命,而等(děng)軸晶精密鑄造技術的應用就可以(yǐ)改變現狀,尤其是細晶鑄造技術,可以有效進行傳統熔模鑄造技術流程的控制,使得合金形核的機制有(yǒu)所強化(huà),能夠形成數量較高(gāo)的結晶核心,起到晶粒長大的抑制性作(zuò)用,獲取到平均晶粒(lì)尺寸在1.6mm之内并且均(jun1)勻度較高的等軸晶鑄件産品,符合(hé)相關的标準。
20世(shì)紀70年代的中期階段,就USA已經開始使用高溫合金細(xì)晶鑄造技術,通過熱(rè)失控的形式生産(chǎn)航空發動機(jī)合金渦輪産(chǎn)品,能夠将材料澆注過熱度維持在27℃之(zhī)内,平均晶粒度(dù)控制在直(zhí)徑0.51mm左(zuǒ)右,和傳統的熔模鑄(zhù)造技術相(xiàng)較,細晶鑄造的鑄件壽(shòu)命延長75%以上。
受20世紀80年代德國研究多(duō)種金屬化合物類在合金細化方面的影響,我國西北工業大學也開始研究金屬(shǔ)化合物類細化劑,形(xíng)成合(hé)金細化(huà)的(de)作用(yòng),并發現使用(yòng)金屬化合物細化(huà)劑除(chú)了能(néng)夠确保組織細化,還能增強碳化物的細化效果,提(tí)升等軸晶的數量,降低樹枝晶的數量與尺寸(cùn),增強不同溫度條件下合(hé)金的屈服與抗拉強度。此類方式的應用(yòng)屬于化學(xué)法晶粒細化技術,其便于操作(zuò)的特性使其廣泛地應用于表面細(xì)化鑄件的生産工藝中。但是,由于化(huà)學法晶粒細化技術受熔煉澆(jiāo)注過(guò)程中溫度的影(yǐng)響較(jiào)大,溫度較低則反應形核的數量較少,溫度過高則形核(hé)重熔于熔體中,導緻zui終細化效(xiào)果較差(chà)。高溫合金的熔鑄工藝具備(bèi)一定的複雜性特點,高溫合金的熔點在普遍在1300℃以上,澆注之前需要進行過熱處理,在高溫的狀态下很多添加劑都(dōu)會出現分解的現象,或者是直接和熔體之間相互熔(róng)合,無法(fǎ)保留形(xíng)成形核基(jī)底,這就導緻生産期間添加劑材料(liào)的使用受到一定限制,所以在未來的生産過程中需要結合高溫合金的情況科學使用化學添加劑。