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1 绪论1

1.1 航空发动机对高温合金大型铸件的需求1

1.2 精密铸造的类别及适应性2

1.3 大型铸件熔模铸造难点3

1.4 大型铸件精密成型技术研究现状6

1.4.1 大型复杂薄壁铸件虚拟制造6

1.4.2 大型复杂薄壁铸件精密制造技术8

1.4.3 大型复杂薄壁铸件质量与可靠性检测15

1.5 国内外技术发展趋势18

1.5.1 大型复杂薄壁铸件虚拟制造18

1.5.2 大型复杂薄壁精密铸件制造技术18

1.5.3 大型铸件的质量检测与可靠性检测21

1.6 本书各章节的重点及要解决的主要问题22

参考文献23

2 大型高温合金铸件精密成型工艺设计26

2.1 概述26

2.1.1 大型高温合金精铸件应用范围26

2.1.2 国内外发展现状26

2.1.3 熔模精铸流程27

2.2 大型复杂薄壁件熔模精铸浇冒口系统的作用与设计原则29

2.2.1 大型薄壁铸件临界尺寸29

2.2.2 铸件设计与并行工程32

2.2.3 浇注系统设计原则33

2.3 生产装备37

2.4 工艺设计38

2.4.1 大型复杂薄壁铸件的重力铸造工艺方案设计39

2.4.2 铸造工艺模拟43

2.5 大型铸件的形状与尺寸控制45

2.5.1 变形的影响因素45

2.5.2 大型铸件形状尺寸的控制46

2.6 蜡模模具设计47

2.6.1 分体蜡模48

2.6.2 整体蜡模48

参考文献48

3 蜡模的尺寸超差与缺陷预测51

3.1 蜡模尺寸超差的影响因素51

3.1.1 蜡料的成分及性能52

3.1.2 注蜡工艺参数52

3.1.3 蜡模尺寸结构特征53

3.1.4 注蜡流道系统与模具设计53

3.2 熔模制备过程数值模拟54

3.2.1 蜡料的性能与理论模型55

3.2.2 环-环类蜡模制备过程数值模拟61

3.2.3 预置水溶芯大型蜡模尺寸超差分析66

3.3 熔模模具型面收缩补偿率71

参考文献74

4 陶瓷型壳制备技术78

4.1 陶瓷型壳概述78

4.1.1 陶瓷型壳的组成、结构及性能要求78

4.1.2 陶瓷型壳制备用原材料80

4.1.3 陶瓷型壳的研究现状82

4.1.4 大型陶瓷型壳的制备难点87

4.2 大型陶瓷型壳的制备与性能表征方法89

4.2.1 大型陶瓷型壳原料组成90

4.2.2 大型陶瓷型壳制备过程91

4.2.3 大型陶瓷型壳的性能检测方法93

4.3 大型陶瓷型壳性能表征100

4.3.1 陶瓷浆料性能表征100

4.3.2 陶瓷型壳的微观结构分析103

4.3.3 陶瓷型壳的涂挂性能表征110

4.3.4 陶瓷型壳的强度表征111

4.3.5 陶瓷型壳的透气性表征117

4.3.6 陶瓷型壳的线性变形特性122

参考文献125

5 大型铸件的充型与凝固过程控制132

5.1 合金熔体特性的调控及对组织与性能的影响132

5.1.1 合金成分波动对K4169合金熔体热物性的影响132

5.1.2 超温处理对镍基高温合金熔体结构的影响134

5.1.3 微量元素对合金凝固组织和流动性的影响139

5.2 基于大型铸件结构特征的充型过程模拟147

5.2.1 重力浇注低熔点合金充型过程的物理模拟和数值模拟147

5.2.2 重力浇注K4169合金特征件充型实验和数值模拟151

5.3 大型铸件特征结构凝固组织演变同步辐射分析162

5.3.1 模型合金的选择与同步辐射成像实验样品制备163

5.3.2 枝晶生长动力学164

参考文献172

6 大型铸件铸造缺陷的预测与控制174

6.1 大型铸件缺陷检测方法174

6.1.1 铸件前处理要求174

6.1.2 X射线检测工艺选择174

6.1.3 大型铸件X射线检测工艺优化174

6.1.4 无损检测新方法探索176

6.2 大型铸件解剖与缺陷分析176

6.3 大型铸件缺陷的结构效应178

6.4 大型铸件中显微疏松缺陷179

6.4.1 显微疏松定量预测179

6.4.2 显微疏松的X射线三维成像186

6.4.3 显微疏松与力学性能关系188

6.5 LAVES相的形成与预测191

6.5.1 微观偏析程度MSI判定准则192

6.5.2 利用MSI判据函数对后机匣大铸件特征部位进行预测195

6.6 大型铸件的修复焊接技术197

6.6.1 大型铸件修复焊接的必要性197

6.6.2 缺陷补焊的几个关键问题197

6.6.3 补焊方法及补焊工艺206

6.7 热等静压技术对大型铸件缺陷的抑制作用210

6.7.1 热等静压处理对显微疏松的消除研究211

6.7.2 热等静压处理对偏析及Laves相的消除研究213

6.8 铸造缺陷预测与控制未来发展趋势214

参考文献215

7 大型铸件的尺寸精度控制216

7.1 影响熔模铸件尺寸精度控制的主要误差源216

7.1.1 熔模制备主要误差源分析216

7.1.2 型壳制备主要误差源分析217

7.1.3 铸件浇铸主要误差源分析218

7.2 大型铸件的尺寸精度控制方法219

7.2.1 熔模铸造过程的误差精确检测219

7.2.2 复杂系统铸造铸件测点与功能尺寸规范228

7.2.3 铸造过程误差源快速诊断233

7.2.4 复杂铸造系统误差流建模与工艺优化248

参考文献267

8 先进调压铸造工艺269

8.1 复杂薄壁铸件调压精密铸造技术概述269

8.1.1 复杂薄壁铸件铸造方法269

8.1.2 调压铸造精密成型技术272

8.2 高温合金调压铸造装备274

8.2.1 结构设计275

8.2.2 气路控制及密封设计276

8.2.3 升液管设计276

8.2.4 高温合金调压铸造装置主要参数278

8.3 调压铸造工艺设计278

8.3.1 铸件凝固方式的选择278

8.3.2 高温合金调压铸造浇注系统设计278

8.3.3 调压铸造液面加压工艺参数设计278

8.3.4 浇注温度和铸型温度281

8.4 压力下的熔体充型与凝固281

8.4.1 调压铸造方法对合金充型能力的影响281

8.4.2 调压铸造对铸件凝固过程的影响282

8.4.3 调压铸造方法对合金铸造缺陷的影响283

8.5 高温合金复杂薄壁铸件调压铸造实例283

8.5.1 高温合金特征件调压精密铸造284

8.5.2 高温合金浮动壁瓦片调压铸造模拟研究298

参考文献304

缩略语307

索引309