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1、γ-TiAl系金屬間化合物具有密度小、比強(qiáng)度高、高溫力學(xué)性能和抗氧化性能優(yōu)異等特點(diǎn),是一種很有前景的高溫結(jié)構(gòu)材料。Ti-47.5Al-2.5V-1Cr(at.%)合金研制的增壓器渦輪已進(jìn)入試車考核階段。但在試車考核中發(fā)現(xiàn),增壓器渦輪通常在葉片尖端到葉片根部1/3處和心部發(fā)生失效。TiAl合金性能對(duì)組織依賴性較強(qiáng),而鑄造工藝則是影響TiAl合金增壓器渦輪組織的重要因素。基于此,本研究針對(duì)不同鑄造工藝下澆注的TiAl合金增壓器渦輪,通過(guò)對(duì)其
2、葉片和心部進(jìn)行解剖,增壓器渦輪不同部位的組織特征進(jìn)行研究,分析鑄造工藝參數(shù)對(duì)TiAl合金增壓器渦輪組織,缺陷和力學(xué)性能的影響,為尋找合理的熔模鑄造工藝參數(shù),進(jìn)一步改進(jìn)和優(yōu)化鑄造工藝提供必要的基礎(chǔ)。 研究所獲主要結(jié)果如下: 葉片截面宏觀組織呈現(xiàn)三種組織類型:即葉片尖端由細(xì)晶區(qū)組成,包括細(xì)小的柱狀晶和等軸晶;葉片中間部位由整齊對(duì)長(zhǎng)的柱狀晶和中心等軸晶組成;葉片根部由粗大的柱狀晶和等軸晶組成。無(wú)論葉片徑向截面和軸向截面組織,均
3、隨著葉片截面厚度的增加,柱狀晶尺寸增大。葉片軸向截面柱狀晶尺寸大于葉片徑向截面柱狀晶尺寸。 當(dāng)軸頸直徑固定時(shí),型殼預(yù)熱溫度由200℃升高到300℃,葉片等軸晶區(qū)所占體積分?jǐn)?shù)變化幅度不大,當(dāng)型殼預(yù)熱溫度達(dá)到400℃時(shí),葉片截面等軸晶區(qū)所占體積分?jǐn)?shù)大幅增加。在同一型殼預(yù)熱溫度下,當(dāng)軸頸直徑變化范圍為40mm~50mm時(shí),隨著軸頸直徑的增加,葉片截面等軸晶區(qū)所占體積分?jǐn)?shù)增大。當(dāng)型殼預(yù)熱溫度為300℃,軸頸直徑為45mm時(shí),葉片截面柱狀
4、晶尺寸和等軸晶區(qū)所占體積分?jǐn)?shù)最小,缺陷密度最小。 增壓器渦輪縱截面宏觀組織由柱狀晶區(qū)和最后凝固區(qū)組成。柱狀晶由葉片根部一端向增壓器渦輪中心對(duì)稱生長(zhǎng),最后在增壓器渦輪中心部位相遇,形成明顯的最后凝固區(qū)。增壓器渦輪縱截面微觀組織為全層片組織,柱狀晶內(nèi)的層片垂直于柱狀晶的生長(zhǎng)方向,而最后凝固區(qū)主要由等軸晶層片團(tuán)組成。 從增壓器渦輪底端到靠近軸頸一端,柱狀晶尺寸逐漸增大,柱狀晶的生長(zhǎng)方向與增壓器渦輪軸線方向的夾角變化趨勢(shì)是先增大
5、后減小。對(duì)比五種不同工藝制度下澆注的增壓器渦輪,當(dāng)型殼預(yù)熱溫度為400℃,軸頸直徑為45mm時(shí),其縱截面柱狀晶尺寸最小,為577.2μm;當(dāng)型殼預(yù)熱溫度為300℃時(shí),軸頸直徑為45mm時(shí),其縱截面最后凝固區(qū)等軸晶尺寸最小,為428.8μm。、當(dāng)型殼預(yù)熱溫度為400℃,軸頸為45mm時(shí),增壓器渦輪縱截面柱狀晶區(qū)鑄造缺陷密度最?。划?dāng)型殼預(yù)熱溫度為200℃時(shí),軸頸直徑為45mm時(shí),增壓器渦輪縱截面最后凝固區(qū)鑄造缺陷密度最小。 經(jīng)過(guò)12
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