噴射成型制備精密合金渦輪盤的基本原理與特點

將精密合金液滴高速噴射到底板或模具上沉積，使快速凝固粉末特點與成型結(jié)合在一起，制備航空發(fā)動機渦輪盤等零件或坯料，在中溫以下，強度和塑性同時改善，熱加工性良好，成本降低。近年來，美國政府投入大量的人力和物力開展渦輪盤用精密合金噴射成型技術(shù)研究。GE和P&W公司正在進(jìn)行噴射成型精密合金渦輪盤的臺架試車考核，為新一代發(fā)動機GE-90等的實際應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。目前很多國家都已采用。中國先后建立了噴射成型設(shè)備并開展了精密合金噴射成型方面的研究工作。

精密合金渦輪盤噴射成型的原理與特點主要為以下，與粉末精密合金預(yù)合金粉末制備類似，精密合金液體經(jīng)過噴射霧化后形成高速飛行的細(xì)小液滴，在飛行過程中液滴散熱達(dá)到一定的過冷度，有些液滴甚至發(fā)生部分凝固。與粉末精密合金不同之處在于，液滴在完成凝固之前，以較大的沖擊速度在基板或模具上沉積，沉積層上維持有一定厚度的液膜，進(jìn)一步冷卻，完全凝固。

噴射成型把快速凝固制粉與成型合二而一，簡化了工藝，又保留了快速凝固組織的特點，液滴的冷卻速率可達(dá)到104~105℃/s]。調(diào)整氣體流速、噴咀結(jié)構(gòu)和噴射距離等工藝參數(shù)，可以控制液滴尺寸、飛行速度和液滴接觸基板時溫度與凝固狀態(tài)而獲得優(yōu)質(zhì)精密合金噴射成型材料。

精密合金噴射成型技術(shù)的應(yīng)用研究已經(jīng)進(jìn)行許多年。許多公司對五個渦輪盤合金進(jìn)行了大量噴射沉積試驗，并對噴射沉積渦輪盤進(jìn)行組織與性能研究。中國航空材料研究院對IN100[20]、GH4742[21]、GH4742y[22-23]和GH4169[24]等精密合金開展了噴射成型研究。中國科學(xué)院金屬研究所作者等還開展了NiAl合金噴射成型研究。