K403合金铸造涡轮叶片热裂的研究.doc

K 403合金铸造涡轮叶片热裂的研究 In ve s t iga t io n o n H o t C rack in g o f C a s t K 403 Sup e ra llo y T u rb in e B lade s 郑运荣 阮中慈 (北京航空材料研究院) Zh en g Y u n ro n g R u an Zho n gc i ( In st itu te o f A e ro n au t ica l M a te r ia ls, B e ijin g) [ 摘 要 ] 研究表明, 热裂是在合金枝晶间液体处于不连通状态的温度与合金完全凝固温度范围内产生。 铸造涡轮叶片热裂最常出现的部位是叶冠与叶身或者榫根与叶身的连接段, 热裂在外貌上呈弯曲不规则形 状, 通常是不连续的, 常有几条裂纹沿枝晶间或晶界向相同的方向扩展。热裂严重区断口呈光滑的 “土豆” 状, 在热裂扩展区出现光滑区与撕裂区并存。降低合金初熔温度的微量合金化元素 ( 如 B , Z r ) 明显增加了 热裂的敏感性。 关 键 词 铸造涡轮叶片 K 4 0 3 合金 热裂 [ A bstra c t ] H o t c rack ing tak e s p lace in a tem p e ra tu re range du r ing so lid if ica t io n o f a llo y s , in w h ich th e liqu id o f in te rdend r ite s do e s no t in te rco nnec t and th e so lid if ica t io n o f a llo y s is com p le ted 1T h e ho t c rack s o f ca st tu rb ine b lade s o f ten app ea r a t th e co nnec t ing po sit io n s be tw een top o f b lade s and a ir2 fo il o r be tw een roo t o f b lade s and a irfo il1T h e m o rp ho lo gy o f ho t c rack s is zigzag , ir regu la r and d isco n2 t inuo u s 1T h e seve ra l c rack s no rm a lly p ropo ga te a lo ng in te rdend r ite s o r g ra in bo unda r ie s a t th e sam e d i2 rec t io n 1T h e f rac tu re su rface in th e se r io u s ho t c rack ing zo ne seem s to be sm oo th po ta to 2lik e sh ap e and th e co ex istence o f th e sm oo th zo ne and th e tea r ing reg io n app ea r s in th e p rop aga t ing zo ne o f ho t c rack2 ing 1T h e m ino r a llo y ing e lem en t s w h ich dec rea se th e inc ip ien t m e lt ing tem p e ra tu re o f a llo y s , such a s B and Zr , enh ance sen sib ility o f ho t c rack ing o bv io u sly 1 Keyword s ca st tu rb in e b lade s K 4 0 3 sup e ra llo y ho t c rak in g 前 言 1 试 验 结 果 3 热裂是高温合金铸件常见的缺陷之一, 严重时占铸 造涡轮叶片毛坯报废率达2 0 % 。有时热裂纹很小, 当荧 光渗透液灵敏度不高时会漏检, 造成隐患。薄壁涡轮叶 片产生热裂倾向比普通铸件更大, 因此探讨影响热裂的 冶金因素及防裂的工艺措施对发动机的质量控制和保 证服役飞机的飞行安全均有现实意义。 3 1 1 热 裂 纹 的 形 貌 特 征 叶片最常出现热裂纹的地方是叶身的榫头的连接 处。在靠近榫头处的进气缘和排气缘 ( 图1 a ) 或叶背榫 头与叶身过渡 R 处 ( 图1 b ) 常可