在常州新北区航空航天产业园的熔炼车间里,三号真空自耗电弧炉正发出低沉的嗡鸣。操作台屏幕上跳动着1547℃的实时温度,但技术总监刘工紧锁的眉头始终没有舒展——刚刚剖切的第三批次镍钴铬基高熵合金铸锭,又出现了直径0.3-1.2mm的弥散气孔。这些在X射线探伤中呈雪花状阴影的缺陷,正在成为航空发动机涡轮盘件合格率难以突破83%的症结。

经过72小时连续跟踪,我们锁定气孔产生于两个关键节点:电极棒料间隙残留的氩气在重熔时形成包裹,以及合金元素密度差异导致的局部偏析。解决方案需要双管齐下:首先将真空系统升级至10-3Pa级,配合新型涡流脱气装置对原料进行预处理;更关键的是在结晶器外围加装三相旋转电磁场发生器,通过0.5T强度的交变磁场使熔池产生强制对流。现场可见银白色金属液在电磁驱动力作用下形成锥形涡流,原先富集在固液界面的轻质元素被重新搅入熔体,熔池边缘的温度梯度从280℃/cm降至90℃/cm。

工艺升级后第七个工作日,UT检测报告显示铸锭内部缺陷率下降至0.01%。金相试样在500倍显微镜下呈现均匀的等轴晶组织,原先气孔位置已被细小的Laves相颗粒填充。最直接的成果体现在精加工车间——涡轮盘粗坯的超声探伤通过率首次达到99.2%,客户特别要求的180MPa高周疲劳测试中,裂纹萌生寿命提升3.7倍。当第十批次铸锭吊装发往某航天发动机厂时,刘工终于对着物流单露出了笑容。
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