北京航空材料研究院铸造高温合金及工艺发展40年

先进铸造技术实现航空发动机高温合金部件生产先进铸造技术实现航空发动机高温合金部件生产航空发动机作为飞机的核心部件，对于其性能和质量要求非常高。

在飞行过程中，发动机不可避免地会面临高温和高压环境的考验，因此需要使用高温合金材料来制造发动机的关键部件。

然而，高温合金的制造并不容易，它的熔点高、金属流动性差，传统的铸造工艺难以满足其要求。

因此，研发先进的铸造技术来实现航空发动机高温合金部件的生产成为了当今航空制造领域的一个重要课题。

一、先进铸造技术的背景和意义航空发动机高温合金部件是承载发动机工作负载、耐受高温和高压环境的重要组成部分。

传统的铸造工艺对于高温合金的制造存在一些问题，如温度控制困难、晶粒度不均匀等。

这些问题导致了高温合金部件在使用过程中容易出现脆性断裂等质量问题，并且制造成本也较高。

因此，研发先进的铸造技术来实现航空发动机高温合金部件生产的意义重大。

二、先进铸造技术的研究方向1. 智能铸造技术智能铸造技术是一种将信息技术与铸造工艺相结合的技术，通过对铸造过程的监测和控制，实现高温合金部件的精确制造。

其中，传感器技术可用于实时监测和控制铸造过程中的温度、压力等关键参数，从而提高部件的质量和性能。

2. 三维打印技术三维打印技术是一种将数学模型直接转化为实体的制造技术，通过逐层堆叠材料来构建三维结构。

对于高温合金部件的制造，三维打印技术具有很大的优势，可以实现复杂零件的精确制造，并且可以减少材料浪费，提高制造效率。

3. 选择性激光熔化技术选择性激光熔化技术是一种利用激光束将金属粉末逐层熔化并凝固成形的制造技术。

该技术具有高精度、高效率的特点，适用于制造复杂形状的高温合金部件。

此外，激光熔化技术还可以实现对材料组织和性能的精确控制，提高部件的耐高温性和机械性能。

三、先进铸造技术在航空发动机制造中的应用1. 提高发动机效率和性能先进铸造技术可以制造出更加复杂和精细的高温合金部件，如叶片、燃烧室等。

第26卷 第3期2006年6月航 空 材 料 学 报J OURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER I A LSV o.l 26,N o .3June 2006先进高温合金近净形熔模精密铸造技术进展曹腊梅,汤 鑫,张 勇,薛 明,李爱兰,盖其东,刘发信(北京航空材料研究院,北京100095)摘要:介绍近期国内外的高温合金近净形熔模精密铸造技术研究发展状况,重点介绍北京航空材料研究院在航空发动机高温合金涡轮叶片、整体叶盘以及导向器和机匣类结构件的精密铸造技术领域取得的研究成果。

论述高温合金精密铸造技术的未来研究重点。

关键词:高温合金;近净形;精密铸造;进展中图分类号:TG132.3 文献标识码:A 文章编号:1005-5053(2006)03-0238-06收稿日期:2006-02-21;修订日期:2006-04-11作者简介:曹腊梅(1966-),女,研究员,主要从事高温合金精密铸造技术研究,(E -ma il)la m e.i cao @bia m.ac .cn 。

近净形熔模精密铸造是一种少(无)切削的特种铸造方法。

铸件的工作面无需机械加工或只进行局部打磨,即可达到类似抛光铸件的尺寸精度和表面粗糙度。

它是通过严格的工艺设计、使用精密制造的模具工装、优质模料、铸型材料、优质的合金材料在专用的工艺装备上进行浇注和凝固结晶以及对铸件成形过程中各工艺环节和工艺因素的严格控制,获得高尺寸精度和低表面粗糙度,使用性能满足设计要求的铸件。

它是精密高效的CAD /CAM /CAE 技术、材料学、冶金物理与化学、环境与装备保障、精密成形控制、表征与无损检测等多学科交叉的综合技术。

高温合金近净形熔模精密铸造技术,主要针对航空航天动力系统热端部件,如涡轮叶片、整体叶盘、导向器、机匣类复杂异型结构特点和高温结构材料的物理化学特性形成的专用近净形熔模精密铸造技术,内容包括近净形铸造工艺设计、熔模材料与精密成形技术、高温陶瓷材料与精密成形技术、高温合金浇注成形与凝固结晶控制技术、铸件后处理与专用工装研究,以及工艺过程中质量控制方法和表征技术研究。

热等静压(HIP)技术在金属材料方面的应用热等静压(HIP)技术于本世纪50年代中期问世。

经过40多年的发展现已成为世界高性能材料生产不可缺少的一项技术，同时也成为新材料开发中的重要高新技术。

我国HIP技术开发始于70年代。

在近30年的发展中，不仅取得不少可喜的成果，而且这些成果已在许多领域中得到了应用。

HIP′99国际会议在北京召开，无疑为我国从事HIP研制人员提供了不可多得的与国际同行进行直接交流的机会，并将有利于我国HIP技术的发展。

为了使广大读者对本届会议内容有一个概略的了解，本文对当前HIP技术在金属材料方面的应用进行了综合评述，其重点在钛合金、高温合金、铍材和难熔金属的应用方面。

1 HIP技术在钛合金方面的应用在近期的应用中，钛合金铸件经HIP致密化处理后最重要的应用仍然在商业方面。

这是由于钛合金铸件可以制备大型、异型的净成形产品，因此大幅度降低部件的制造成本。

HIP处理虽然使合金的强度水平略有下降，但它使材料的塑性及疲劳寿命增加，并使其力学性能的分散度下降，从而提高材料使用性能的可靠性。

Ti-6AI-4V合金是钛合金的主要材料，目前最大的钛合金铸件是美国GE公司的GE90发动机风扇结构件，其外径为1500mm。

Pratt & Whitney公司制造的PW4080发动机过渡罩外径已达1800mm。

由于铸件的尺寸大于目前世界上正在运转的HIP机尺寸，故在此件HIP处理前先把它切开分别进行HIP处理，然后再把它焊合。

为此航空发动机厂要求用HIP处理尺寸为2050mm及超过此尺寸的部件。

鉴于制造2050mm HIP设备的制造费用过高，而且这种大件的数量相对较少，故难以实现。

为了提高钛合金铸件性能，波音公司、洛克希德公司及麦当来、道格拉斯公司作了大量的研究工作。

现已表明，钛精密铸件在HIP后再经过适当的热处理可以使其性能达到锻件的水平(包括疲劳性能及塑性)。

马丁／波音F22空中优势战斗机是HIP钛合金应用的典范，其应用的76个部件约占飞机机架重量的45%，材料为经HIP后的钛合金铸件。

钴基铸造⾼温合⾦K6509的研究钴基铸造⾼温合⾦K6509的研究Study on Co bas ed Superalloy K6509张强,张宏炜,贾新云,谭永宁,黄朝晖(北京航空材料研究院先进⾼温结构材料国防重点试验室,北京100095) ZH ANG Qiang,ZH AN G H ong wei,JIA Xin yun,TAN Yong ning,H U ANG Zhao hui(National Key Laboratory of Advanced H igh T emperature StructuralMaterials,Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing100095,China)摘要:K6509合⾦是本院新研制的钴基⾼温合⾦,将主要⽤于涡轮发动机的导向叶⽚材料,具有较⾼的持久性能,适⽤于铸造复杂型腔的薄壁空⼼叶⽚。

本⽂主要介绍了合⾦的成分特点,主要的物理和⼒学性能,并与K640,DZ40M合⾦的⼒学性能做了对⽐。

关键词:钴基⾼温合⾦;⼒学性能;微观组织中图分类号:TG1461⽂献标识码:A⽂章编号:10014381(2009)Suppl1014204Abstr act:K6509alloy is a newly developed Co based superalloy,mainly designed for turbine vane ap plications.The alloy has excellent stress r upture properties,which is suitable for complex cored thin wall airfoils.The composition and physical and mechanical properties are introduced.The mechanical properties of this alloy are compared with K640and DZ40M.Key words:cobalt base super alloy;mechanical property;microstr ucture⾼温合⾦被⼴泛应⽤于飞机、船舶、车辆的燃⽓涡轮机和⽤作宇宙飞⾏器、⽕箭发动机、核反应堆、蒸汽动⼒发电⼚装置、⽯油化⼯设备以及其它⽤途中的耐⾼温材料。

第 4 期第 120-126 页材料工程Vol.52Apr. 2024Journal of Materials EngineeringNo.4pp.120-126第 52 卷2024 年 4 月固溶参数对镍基高温合金K439B 显微组织及力学性能的影响Effect of solution parameters on microstructures and mechanical properties of K439B nickel -based superalloy张雷雷1，2，陈晶阳2*，任晓冬2，张明军2，汤鑫2，肖程波2，杨卿1*（1 西安理工大学 材料科学与工程学院，西安 710048；2 中国航发北京航空材料研究院 先进高温结构材料重点实验室，北京 100095）ZHANG Leilei 1，2，CHEN Jingyang 2*，REN Xiaodong 2，ZHANG Mingjun 2，TANG Xin 2，XIAO Chengbo 2，YANG Qing 1*（1 School of Materials Science and Engineering ，Xi ’an University ofTechnology ，Xi ’an 710048，China ；2 Science and Technology on Advanced High Temperature Structural Materials Laboratory ，AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials ，Beijing 100095，China ）摘要：采用金相显微镜和场发射扫描电子显微镜 （FE -SEM ） 研究不同固溶温度（1140，1160 ℃及1180 ℃）及固溶冷却方式（AC ，FC -900 ℃+AC ，FC ）等热处理参数对K439B 合金显微组织及力学性能的影响。

北京航空材料研究院
北京航材院的主要业务包括航空材料、航空零部件、航空装备的研发与生产，
以及相关的技术服务和咨询。

该院拥有一支由资深专家和技术精英组成的研发团队，具备雄厚的研发实力和创新能力。

通过多年的努力，北京航材院已经形成了一整套完善的研发体系和技术标准体系，能够为航空工业提供高质量的材料和零部件。

在航空材料领域，北京航材院致力于开发高性能、高可靠性的航空材料，包括
航空用铝合金、钛合金、高温合金、复合材料等。

这些材料广泛应用于飞机结构件、发动机零部件、航空航天器件等领域，为航空工业的发展提供了重要支撑。

此外，北京航材院还积极开展航空零部件的研发与生产工作，包括飞机结构件、发动机零部件、飞机系统件等。

该院拥有先进的生产设备和严格的质量管理体系，能够满足航空工业对高质量零部件的需求。

除了研发和生产，北京航材院还提供航空材料领域的技术服务和咨询。

该院拥
有一支高水平的技术服务团队，能够为客户提供材料性能测试、工艺研究、质量控制等方面的技术支持和解决方案。

同时，该院还能够为客户提供航空材料领域的技术咨询和培训服务，帮助客户提升自身的研发和生产能力。

总的来说，北京航材院作为中国航空工业的重要组成部分，承担着航空材料研
究和生产的重要使命。

该院将继续发扬“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念，不断提升自身的技术实力和市场竞争力，为中国航空工业的发展做出更大的贡献。

铸造过热度和热处理对CoCrMo合金显微组织的影响马秀萍;李超【摘要】研究了CoCrMo合金普通壳型铸造工艺下过热度和高温固溶热处理对显微组织的影响.结果表明:CoCrMo合金在铸态下碳化物主要以大块状共晶状M23C6碳化物存在;随着过热度的增加,碳化物共晶团的尺寸增大,导致室温拉伸性能降低.CoCrMo合金经过高温固溶热处理后,大部分大块状共晶碳化物发生溶解和分解,以细小的颗粒状M23C6碳化物析出并均匀分布于基体,抗拉强度、屈服强度和伸长率得到很大的提高.均匀细小分布的碳化物有利于提高CoCrMo合金的室温拉伸性能.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P66-70)【关键词】过热度;固溶热处理;显微组织;碳化物;拉伸性能【作者】马秀萍;李超【作者单位】北京航空材料研究院,北京100095;北京航空材料研究院,北京100095【正文语种】中文【中图分类】TG146.1+6CoCrMo合金与不锈钢、钛合金相比与人体具有良好的生物相容性，已成为临床中较为理想的人工关节用主要材料，并被广泛应用于金属髋关节等外科植入物[1－5］。

但是在生产过程中，CoCrMo合金的室温抗拉强度或伸长率不合格的问题一直困扰着生产者，经常出现由于室温拉伸性能不合格而使生产成本增加。

CoCrMo 合金由钴基面心立方基体相和碳化物相组成，碳化物作为CoCrMo合金中重要强化相，合金内碳化物大小、分布形态和数量，对合金的性能有较大的影响[6－9］。

本工作主要通过探讨不同铸造过热度和高温固溶热处理对CoCrMo合金显微组织的影响，以及显微组织对合金性能的影响，旨在为获得合适显微组织的工艺提供理论依据。

1 实验材料及方法本实验中采用同一炉母合金锭，母合金锭的化学成分采用最优成分配比[10］。

从该炉母合金锭切取4段（4±0.15）kg的料段，在ZG－25kg真空感应熔炼炉按照传统工艺进行重熔，并在不同过热度下铸成灯笼试棒。