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舰船增压叶片合金及叶片加工工艺

阅读:29发布:2021-06-15

专利汇可以提供舰船增压叶片合金及叶片加工工艺专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及 合金 。舰船 增压 器 叶片 用合金,合金中添加有下述重量百分比的化学元素:C 0.03~0.05,Cr 8~9,Co 18~20,Mo 0.8~1.0,W 7~7.5,Re 2.6~3.0,Al 5.5~6.0,Ti 0.5~1.0,Ta 6~7,Ru 0.8~1.2,Ce 10~40ppm,Ca<10ppm。本发明超合金通过加入La、Ce生成Ce-O-S化合物,阻碍确 晶界 扩散,提高熔点60度。通过加入Ru,提高高温蠕变 温度 ,避免或抑制有关相PCP相的产生。通过128℃的均质化的固溶处理,排除位错源、提高材料的均质度,增加使用寿命数倍。通过定向 凝固 及单晶精密 铸造 型工艺,可使该合金的使用寿命提高1倍。以铸代锻,大大缩短工艺流程,提高成才率,降低生产成本。超合金适用在舰船 增压器 叶片上,尤其适应劣质燃气和海洋 腐蚀 性条件下使用。,下面是舰船增压叶片合金及叶片加工工艺专利的具体信息内容。

1、舰船增压叶片合金,其特征是:合金中添加有下述重量百分比的化学元素: C Cr Co Mo W Re 0.03~0.05 8~9 18~20 0.8~1.0 7~7.5 2.6~3.0 Al Ti Ta Ru Ce Ca 5.5~6.0 0.5~1.0 1.8~1.2 10~40ppm <10ppm。
2、 采用权利要求1所述舰船增压器叶片用合金制叶片加工工艺,其特征是:具体步骤如下:第一步熔炼合金:按上述合金配方配制元素,用真空炉熔炼制合金;合金 熔炼按照原材料检验—清洁干燥—VIM精炼—成分分析—真空浇注进行;第二步浇铸:将超合金溶液注入壳型首先超合金同底板相遇,靠近 底板的那一层超合金韧带冷却至结晶温度以下而开始结晶,固相和液相界面 上的热流保持单一方向流出,结晶前沿区域内维持正向温度梯度;结晶长大 形成柱晶,直至整个叶片;第三步后处理:按常规工艺进行清砂、切割、检查及热处理等后处理得 到舰船增压器叶片。
3、 根据权利要求2所述舰船增压器叶片用合金制叶片加工工艺,其特征 是:合金熔炼采用VIF-300B真空感应炉进行真空熔炼,真空度〈6.6xl0的2 次分;压升率1.2PA/H;最高温度175(TC;中间包加热温度:1600°C (上区), 1900°C (下区);模具下降速度0.1-30mm;锅加热和冷却系统调节正常; 对DS和DD的定向凝固合金和单晶超合金进行温度剃度的设计,控制气体元素含量,排除残余和有害之素含量。
4、 根据权利要求2所述舰船增压器叶片用合金制叶片加工工艺,其特征是:单晶和定向凝固使用IM坩埚符合下述要求-AL203》99.6% Ca0《0.1% Si02《0.1% Na20《0.06% Fe203《0.02% K20《0.02% 。
5、 根据权利要求2所述舰船增压器叶片用合金制叶片加工工艺,其特征 是:第二步浇铸:单晶合金用提供模壳型:壳型在1550°C-160(TC高温下工 >作,壳型高强度薄壁厚,要求大于150CTC,强度大于3MPa, 150CTC圆形自 重变形小于2mm,壳型的壁厚3-6mm。
6、 根据权利要求2所述舰船增压器叶片用合金制叶片加工工艺,其特征 是:壳型材质以电熔刚玉为粉料,溶胶为粘接剂,加入一硅系列化剂配 成涂料,形成唯一的高温稳定莫莱石相,加入膨润土为悬浮剂,在水中形成 胶固,加入降粘剂,折散悬浮剂形成的卡片结构,可较好的改变涂料性能, 达到改善壳型壁厚均匀化4-6mm的目的。
7、 根据权利要求2所述舰船增压器叶片用合金制叶片加工工艺,其特征 是:壳型也可以购买811A型陶瓷型加入A卜Si-Ca矿化剂或者811B型加入 A卜Si-Mg型矿化剂。

说明书全文

舰船增压叶片合金及叶片加工工艺

一、 技术领域:

发明涉及合金,另外还涉及该合金用于舰船增压器叶片的加工方法。

二、 背景技术-

航空发动机的发展与高温合金的发展密不可分,高温合金经历了变形高 温合金、普通铸造高温合金、定向凝固高温合金和单晶高温合金四个阶段。

我国从研制和生产变形高温合金已近30年了,除了防止英、美、苏变形高温 合金外,也研究了多种变形合金,形成了我国的体系。

20世纪70年代末,由于合金化理论和热处理工艺的突破,单晶合金进入 一个蓬勃发展的时期,相继出现承温能分别提高30度的第一代、第二代、 第三代单晶合金。第四代单晶合金是发达国家新材料的研究重点。

高温合金是航空工业的重要金属材料,高温合金的发展对航天、能源、石 油化工、造船等工业的发展起到举足轻重的作用。从目前看,超合金是发达 国家新材料研究的重点。航空发动机和工业用气体涡轮零件的叶片和活经 常暴露在高温环境中,为此,就采用了高温环境中高温性能优异的定向凝固 及单晶合金。众所周知,由于y'相长时间暴露在高温下,会产生粗大化,导 致材料特性恶化。可是关于己实用化的定向凝固合金和单晶超合金在高温下 长时间暴露产生y '相长大,进行定量分析的实验非常少。

三、 发明内容.-本发明的目的是克服上述不足问题,提供一种舰船增压器叶片用合金, 配方合理,合金工作温度高,适于定向凝固和单晶精铸工艺;另外本发明还 提供采用该合金作原料生产舰船增压器叶片加工工艺,方法简单,易操作, 产品质量佳。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是:舰船增压器叶片用合金, 合金中添加有下述重量百分比的化学元素:

C Cr Co Mo W Re

0.03〜0.05 8〜9 18〜20 0.8〜1.0 7〜7.5 2.6〜3.0 Al Ti Ta Ru Ce Ca

5.5〜6.0 0.5〜1.0 6〜7 0.8〜1.2 10〜40ppm <10ppm 。 所述舰船增压器叶片加工工艺,具体步骤如下:

第一步熔炼合金:按上述合金配方配制元素,用真空炉熔炼制合金;合金 熔炼按照原材料检验—清洁干燥—VIM精炼—成分分析—真空浇注进行:

所述合金熔炼采用VIF-300B真空感应炉进行真空熔炼,真空度〈6.6xl0 的2次分;压升率1.2PA/H;最高温度1750°C;中间包加热温度:1600°C (上 区),190CTC (下区);模具下降速度0.1-30mm;锅加热和冷却系统调节正 常;对DS和DD的定向凝固合金和单晶超合金进行温度剃度的设计,控制气 体元素含量,排除残余和有害之素含量。

所述单晶和定向凝固使用IM柑埚符合下述要求:

AL203》99.6% Ca0《0.1 %

Si02《0.1% Na20《0.06o/o

Fe203《0,02% K20《0.02% 。

第二步浇铸:将超合金溶液注入壳型首先超合金同底板相遇,靠近 底板的那一层超合金韧带冷却至结晶温度以下而开始结晶,固相和液相界面上的热流保持单一方向流出,结晶前沿区域内维持正向温度梯度;结晶长大 形成柱晶,直至整个叶片。

第三步后处理:按常规工艺进行清砂、切割、检査及热处理等后处理得 到舰船增压器叶片。

所述第二步浇铸:单晶合金用提供模壳型:壳型在1550°C-160CTC高温 下工作,壳型高强度薄壁厚,要求大于150CTC,强度大于3MPa, 150CTC圆 形自重变形小于2mm,壳型的壁厚3-6mm。

所述壳型材质以电熔刚玉为粉料,溶胶为粘接剂,加入一硅系列化剂 配成涂料,形成唯一的高温稳定莫莱石相,加入膨润土为悬浮剂,在水中形 成胶固,加入降粘剂,折散悬浮剂形成的卡片结构,可较好的改变涂料性能, 达到改善壳型壁厚均匀化4-6mm的目的。

所述壳型也可以购买811A型陶瓷型加入A卜Si-Ca矿化剂或者811B型 加入A卜Si-Mg型矿化剂。

本发明超合金具有以下优点:

1. 通过加入La、 Ce生成Ce-0-S化合物,阻碍确晶界扩散,提高熔点60度。

2. 通过加入Ru,提高高温蠕变温度,避免或抑制有关相PCP相的产生。

3. 通过128t的均质化的固溶处理,排除位错源、提高材料的均质度,增加 使用寿命数倍。

4. 通过定向凝固及单晶精密铸造型工艺,可使该合金的使用寿命提高1倍。

5. 以铸代锻,大大縮短工艺流程,提高成才率,降低生产成本。

6. 超合金适用在舰船增压器叶片上,尤其适应劣质燃气和海洋腐蚀性条件 下使用。

本发明超合金主要用于舰船增压器叶片上,舰船增压器叶片的加工工艺与传统工艺相比,具有显著的特点:

1. 通过定向凝固及单晶的精密铸造型工艺,可使该合金的使用寿命提高 一倍。

2. 以铸代锻大大缩短工艺流程,提高成才率,降低成本。

3. 采用的超合金增压器叶片,尤其适应劣质燃油和海洋腐蚀性条件下使用。

由于该合金能提高工作温度,减少有害排放物,抗蠕变力增强、使用寿 命增长、耐用性强,满足当代军用及民用飞机燃气涡轮引擎生产的内在要求、 所有陆上燃气涡轮内在要求、是许多海上燃气涡轮的内在要求。通过定向凝 固及单晶精密铸造型工艺,可以该合金的使用寿命提高l倍,而且以铸代锻, 大大縮短工艺流程,提高成才率,降低生产成本,尤其适应劣质燃气和海洋 腐蚀性条件下使用,系国内首创,填补国内船用柴油机配套空白。

四、 附图说明:

图1为本发明叶片加工工艺流程图

五、 具体实施方式: 下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明,但本发明并不局限于

具体实施例。 实施例l-4

舰船增压器叶片用合金,合金中添加有如下表所述重量百分比的化学元

素:

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table see original document page 8

实施例5

所述舰船增压器叶片加工工艺,具体步骤如下:

第一步配制合金:分别采用上述实施例1-4制得的超合金,用真空炉熔炼制合金;合金熔炼按照原材料检验—清洁干燥—VIM精炼—成分分析—真空浇注熔炼进行:合金熔炼采用VIF-300B真空感应炉进行真空熔炼,真空度<6.6x10的2次分;压升率1.2PA/H;最高温度1750°C;中间包加热温度:1600°C (上区),190CTC (下区);模具下降速度0.1-30mm;锡锅加热和冷却系统调节正常;对DS和DD的定向凝固合金和单晶超合金进行温度剃度的设计,控制气体元素含量,排除残余和有害之素含量。

所述单晶和定向凝固使用IM坩埚符合下述要求:

AL203》99.6% Ca0《0.1%

Si02《0.10/0 Na20《0.06%

Fe203《0.02% K20《0.02% 。

第二步浇铸:采用第一步制得的超合金为原料,超合金溶液注入壳型,首先超合金同水冷底板相遇,靠近底板的那一层超合金韧带冷却至结晶温度以下而开始结晶,固相和液相界面上的热流保持单一方向流出,结晶前沿区域内维持正向温度梯度;结晶长大形成柱晶,直至整个叶片。

第三步后处理:按常规工艺进行清砂、切割、检査及热处理等后处理得到舰船增压器叶片。

第二步浇铸:将超合金溶液注入壳型首先超合金同水冷底板相遇,靠近底板的那一层超合金韧带冷却至结晶温度以下而开始结晶,固相和液相界面上的热流保持单一方向流出,结晶前沿区域内维持正向温度梯度;结晶长大形成柱晶,直至整个叶片。

其中单晶合金用提供模壳型:壳型在155(TC-160(TC高温下工作,壳型高强度薄壁厚,要求大于150CTC,强度大于3MPa, 150(TC圆形自重变形小于2mm,壳型的壁厚3-6mm。

壳型材质以电熔刚玉为粉料,硅溶胶为粘接剂,加入铝一硅系列化剂配成涂料,形成唯一的高温稳定莫莱石相,加入膨润土为悬浮剂,在水中形成胶固,加入降粘剂,折散悬浮剂形成的卡片结构,可较好的改变涂料性能,达到改善壳型壁厚均匀化4-6mm的目的。

壳型也可以购买811A型陶瓷型加入A卜Si-Ca矿化剂或者811B型加入A卜Si-Mg型矿化剂。

第三步后处理:按常规工艺进行清砂、切割、检査及热处理等后处理得到舰船增压器叶片。

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