高Cr鑄造鎳基高溫合金K4648與陶瓷型芯的界面反應研究

鄭 亮， 肖程波， 張國慶， 顧國紅， 李 鑫，劉曉光， 薛 明， 唐定中

（北京航空材料研究院先進高溫結構材料重點實驗室，北京 100095）

高溫合金是制造先進燃氣渦輪發動機的關鍵材料，被稱作燃氣渦輪的心臟。獲得純凈、無缺陷的高溫合金鑄件是燃氣渦輪工業的首要目標［1，2］。近年來，鑄造高溫合金廣泛應用，其部件往往通過熔模精密鑄造成形，采用陶瓷殼型形成鑄件外形。隨著發動機服役條件的日益苛刻，復雜、薄壁、空心高溫合金鑄件的需求不斷增加，很多空心高溫合金鑄件都依靠陶瓷型芯成形［3］，隨后通過化學腐蝕法或輔以噴高壓水的方法即可將型芯脫除，從而獲得鑄件所需的內腔形狀。目前應用的主流陶瓷型芯材料包括氧化硅基［4］和氧化鋁基［5］型芯等。陶瓷型芯在合金澆注過程中要承受外圍高溫熔體的沖擊，要求型芯具有一定的高溫抗熱沖擊和抗彎扭能力［6，7］。在合金凝固過程中陶瓷型芯和殼型始終在高溫金屬熔體中浸泡，因此要求陶瓷材料具有一定的化學熱穩定性，特別是陶瓷表面和金屬熔體的界面穩定性。以往研究表明，在活性較強的鈦合金和鎂合金鑄件的生產過程中，往往需要考慮金屬與陶瓷界面反應的問題［8-9］。近年來，隨著高溫合金成分的日益復雜，一些合金在一定的工藝條件下也開始出現合金熔體與陶瓷界面反應的問題，高溫合金熔體與陶瓷界面的反應逐步引起冶金工作者的關注。高溫合金與陶瓷界面反應的研究較早集中在陶瓷殼型上，國內較早的報導可以追溯到二十世紀80年代，報道了含Hf高溫合金與Al2O3陶瓷的界面反應［10］。……