航空发动机用铸造高温合金锭浮渣试验方法的修订

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航空发动机用铸造高温合金锭浮渣
试验方法的修订
北 京航 空材料研 究院 （ １ ０ ０ ０ ９ ５ ） 杨 飞 张华霞 王 哗
铸 造 高 温 合 金广 泛 用 于 制 造 航 空 燃 气 涡轮 发 动
些金属间化合物 （ ￣ Ｎ Ｉ Ｃ ９ 、Ｉ Ｃ １ ０ ）、单 晶合金 （ 如 ＤＤ５ 、ＤＤ６ ）及铬基合金 （ ３ ￣ １ ： １ Ｋ８ ２ ５ ）的熔化线均 值 与早时期的高温合金相 比有较大提高 ，熔化 线均 值 呈整体 上升趋 势 （ 见 图１ ），原版航标 中规定的
材料研究院与国内各航空发动机厂及其他供应商多 年来的浮渣试验 ，并在调研各方现行操作工艺规定 的基础上 ，确定冷态漏气率为４ ． ４ ６ Ｐ ａ ・ Ｌ ／ ｓ 。该数值 兼顾 了国内用于浮渣试验真空感应炉的设备能力现 状 ，同时保证 了在此漏气率条件下不因试样氧化对
浮渣 试 验结 果 造成 影 响 。 （ ７ ） 增 加规 定 浮 渣 试 验 记 录 建 议 采 用 电 子 记 录 ，既保 证 了浮 渣 试 验结 果 的 可追 溯 性 ，又为 浮 渣
量 ，提 高 高温 合金 铸 件 合格 率 具 有 重大 意 义 。
合金 型号
图１ 一些常规国内铸造高温合金熔化线均值数据
（ ２ ）原版航标 中分 类的浮渣等级按浮渣面积 百分 比分 为 １ ～９ 级 （ 对应 的浮 渣面积百 分 比数为 １ ％～９ ％），而 目前所有 高温合金用户要求的浮渣 面积都集 中在 １ ～３ 级 ，最大不超过５ 级 ，因此６ ～９
为建立铸造高温合金锭浮渣试验方法标准及规
范 ，航空行业 内于 １ ９ ８ ８ 年首次发布航标ＨＢ ５ ４ ０ ６ —
１ ９ ８ ８《 铸 造高 温 合 金 锭 浮渣 试 验 方 法 ，应 用 于 铸
赠
造高温合金研制 、生产 、交付、使用全１ ２ Ｕ ￣ 将 由国防 科 工局批准发布实施 ，采用该标 准方法评定和控制 铸 造高 温合金 锭纯 洁度 ，对 于保证 合金锭 冶金 质
规 范 。浮 渣试 验 作 为 评 定 高温 合 金 锭 纯 洁 度 的一 项
合金 ，因此这些参数需作适 当调整 ，增加熔化 线均 值较高合金的试验要求 ，以保证该方法的普遍性与
适用性。
重要依据 ，对于航空用铸造高温合金品质的鉴别 、
甚 至 合金 材 料 的 选用 发 挥 着 关键 作 用 。
样应洁净 ，无耐火材料 、粘铁 、熔渣等夹杂物及蜂 窝状缺陷” ，以排除外来因素对铸造高温合金锭本
身纯 洁 度水 平 的干 扰 。
面积百分比定量计算提供了前提与基础 。 （ ８ ）将原版航标浮渣试验 中固定熔炼操作温
度 参 数 修改 为 以 合金 液 相 线温 度 为 基准 而 确 定 的熔 炼 操 作 温度 参 数 。 鉴 于 各合 金 之 间熔 化 线 均值 跨 度 差 别较 大 ，也 为 保 持修 订 后 的标 准 与 原版 航 标 的一 致 性 ，同时 根 据 北 京航 空 材 料研 究 院 与 国 内 各航 空发 动 机 厂及 其
关 键 温 度 参数 如 升 温 点 、降 温 点 已 不能 适 用于 上 述
机涡轮叶片、导 向叶片 、整铸涡轮 ，以及导向器、 增压器 、涡轮机 匣、尾喷管调节片等 ，铸 造高温合 金冶金质量关系到航空发动机 的安全性和可靠性 。 随着我国航空用铸造高温合金新合金种类及数量的 不断增加 ，对合金纯洁度的要求不断提高。然而提 高高温合金纯洁度的关键在于发展合金净化技术 ， 同时必须具备并 配合适用的合金纯洁度检验方法及
“ 切除一次缩孔后的料锭上部位置” ，根据合金凝 固过程的热力学与动力学原理 ，大部分夹杂都集 中 于最后凝固部位 ，即料锭上部最后浇注的部位 ，换
言 之 ，该 部 位 合金 锭 的浮 渣 试验 结 果 代表 整炉 合 金 锭 纯 洁度 的 最 低水 平 ，同时 也 体现 了整 炉 合金 锭 纯 洁 度 在验 收 使用 时 的最 高 要 求 。 （ ２ ）增 加 了对 试 样 表 面 质 量 的要 求 ，即 “ 试
“ ／ ｍｉ ｎ ”修 改 为 国际 单 位制 “ Ｐ ａ ・ Ｌ ／ ｓ ” 。 原版 航 标 中规 定 的 冷 态 漏 气率 为３ ／ ｍｉ ｎ ，根 据 北 京航 空
２ ． 新版航标 主要技 术内容 变化的说 明
（ １ ）与原版航标相 比 ，细 化了试 样取样部位
的要 求 ，由 “ 切 除一 次 缩 孔后 的 相 邻位 置 ”修 改 为
级 并无 实 用意 义 。 （ ３ ）原 版 航 标 中每 种 浮 渣 级 别 仅 有 一 张 对 比 图 片 ，且 限 于 当时 印刷 质 量 的原 因 ，图片 页 面 模糊
１ ． 原版航标修 订的必 要性
随 着 我 国航 空 工 业 的不 断发 展 ，合 金 纯 洁 度 的
要 求也在不断提高。在一系列高温 合金锭军标 、航 标 以及航空发动机 型号标 准 中均要求合金锭按ＨＢ ５ ４ ０ ６ —１ ９ ８ ８ 进行浮渣试验 ，但原版航标的技术内容
已不 能 满 足 目前航 空 用 铸 造 高温 合 金 研 制 与生 产 的
不清，在实际应用中对 比识别的可操作性差 。
实 际需要 ，主要体现在以下方面。 （ １ ）随 着 新合 金 和 新 工艺 的 不断 研 制 和开 发 ，铸造 高温合 金种 类及数 量也在 不断增加 ，一
（ ４ ）原版航标 中 目视检 查与图片对 比的分析
仅 可估 算 并评 定浮 渣 面 积百 分 比 范 围 ，不 便 于 量化
检验 ，尤其是 宇航产品 ，需要定量分析并提供准确
参磊 …
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的分析结果 ，为此需开发简洁的扫描计算分析程序 或方法 ，准确、快捷地得到浮渣面积百分比数值。
便利 性 、经 济性 。
（ ６ ）设 备参数 要求中 ，冷态漏气率的单位 由