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机械学院
航空发动机高温合金叶片的快速精铸技术
来源: 日期:2017年07月11日 17:09 点击数:

项目名称: 航空发动机高温合金叶片的快速精铸技术

负责人: 朱伟军

联系电话:+86-15902990855

E-mail:wjzhu@xjtu.edu.cn

所在学院: 机械工程学院

项目介绍:

高温合金叶片研制是航空发动机、大型舰艇发动机、重型燃气轮机等“国之重器”创新发展的核心技术之一,因技术难度大、发展起步晚、国外封锁严等,成为制约国家安全能力提升的技术瓶颈。以满足国家重大需求为己任,西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室融合新型的3D打印技术和成熟的精密铸造技术,发明了航空发动机高温合金叶片的快速精铸技术。该技术可显著提升复杂叶片的制造能力、大幅缩短叶片制造的工艺路线、大幅降低制造对叶片设计的限制,对我国航空发动机制造体系和研制体系能力的提升具有重大的革新意义。目前,在国家项目和各级部门大力支持下,研究团队已攻克了该技术的关键难题,形成了完备的技术体系,建成了小批量生产线,具备了服务于我国先进航空发动机创新设计的能力。

航空发动机高温合金叶片的快速精铸技术的技术原理如图 1所示。以CAD数字数据直接驱动,利用光固化3D技术成形制造树脂原型,采用凝胶注模方法将陶瓷浆料一次贯注成型,冷冻干燥处理后,烧失树脂原型和烧结陶瓷,经过强化处理后,制备出芯壳一体化陶瓷铸型,在此铸型中浇铸金属,经凝固、脱芯等工序,即可得到高温合金叶片。

图1 航空发动机高温合金叶片的快速精铸技术的技术原理

航空发动机高温合金叶片的快速精铸技术相比于传统熔模铸造和直接金属3D打印叶片的优势和先进性体现在:

a.成品率高:型芯型壳一体化的原理性优势,精度高、性能好

b.利润率高:得益于3D打印和成品率较高,周期/成本曲线优异

c.需求匹配好:精度高、性能好、周期短、成本低

图2 几种技术的对比图

该技术主要应用于:

1. 服务于叶片的创新设计。致力于为叶片的创新设计提供全周期,全工况的解决方案;在叶片的论证,选型到最终定型中,可提供:PIV冷态流动树脂模型,叶栅,等轴晶、定向晶乃至单晶叶片。

2. 服务于叶片的先进制造。a) 先进冷却结构的一体化铸造成形:采用型芯/型壳一体化快速精铸技术,可实现双层壁冷型芯,气膜孔型芯的直接成型,缩短了加工周期。b) 先进铸造技术:型芯/型壳一体化快速精铸模壳高温性能优异,满足定向晶/单晶航空发动机叶片先进铸造技术的使用要求,目前已实现航空发动机叶片定向凝固制造。

在合作上,合作方能够在航空领域尤其在航空发动机领域为交大研究团队更为国家的航空事业充满信心。在技术上,能够具备叶片设计、高温合金叶片铸造等基础能力;投资合作倾向于拥有较强的资金能力和制造业投资经验的单位和企业。希望合作双方能够相互信任、相互理解,为了国家的未来和发展,目标一致、众志成城。

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