镍基高温合金增压涡轮的粉末注射成形试验研究与缺陷分析

稀有金属, 2016, 40(11): 1112-1118. doi: 10.13373/j.cnki.cjrm.XY15062501

镍基高温合金增压涡轮的粉末注射成形试验研究与缺陷分析

杨福宝 ^1, , 李丹 ^2, , 刘欣 ^3, , 章林 ^4, , 景艳红 ^5, , 朱强 ^6,

1.北京有色金属研究总院国家有色金属复合材料研究中心,北京,100088

2.北京科技大学材料工程学院,北京,100083

3.无锡威孚英特迈增压技术有限公司,江苏无锡,214028

4.北京科技大学材料工程学院,北京,100083

5.北京有色金属研究总院国家有色金属复合材料研究中心,北京,100088

6.北京有色金属研究总院国家有色金属复合材料研究中心,北京,100088

基金项目: 国家科技部高技术研究发展计划项目(2012AA03A514)资助

关键词：粉末注射成形 , 镍基高温合金 , 中空涡轮 , 可靠性 , 多相流模拟 , 缺陷分析

Experimental Study and Defect analysis of Powder Injection Molding for Nickel Base Superalloy Turbine

Keywords： metal powder injection molding , nickel-base superalloy , hollow turbine , reliability , multiphase flow simulation , defect analysis

采用ANSYS软件模拟、射线检测和金相观察的方法研究了粉末注射成形增压涡轮“中空设计”对其结构可靠性及涡轮注射生坯充型冷却过程的影响.有限元分析表明,与实心涡轮相比,中空设计后叶片根部离心应力增加20％;模态分析表明,在气流冲击下的自振频率几乎不变;有限元法多相流模拟结果表明,中空涡轮注射生坯的中心高温区域减少,其可以有效缓解热致收缩引起的热裂和缩孔等缺陷的产生.通过X射线对相同工艺的空心涡轮和实心涡轮进行检测,发现在实心涡轮的心部存在裂纹,而空心涡轮质量完好.工业计算机断层扫描(CT)无损探伤和样件剖面分析也验证了模拟结果的可靠性,在涡轮中空孔内壁表层仅存在少量疏松、缩孔缺陷,没有发现裂纹型缺陷,满足了使用性能测试对涡轮成形质量的要求.

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