燃?xì)廨啓C作為大型動力裝置,廣泛應(yīng)用于發(fā)電及各種工業(yè)領(lǐng)域。高壓渦輪葉片是燃?xì)廨啓C中工作條件最苛刻的轉(zhuǎn)動件,其所受的應(yīng)力、溫度和環(huán)境條件非常復(fù)雜,因此,對其高溫持久性能、疲勞性能、抗蠕變性能、精密鑄造幾何尺寸和內(nèi)部質(zhì)量的要求十分嚴(yán)格。
燃?xì)廨啓C效率的提高很大程度上依賴于渦輪轉(zhuǎn)子燃?xì)膺M口溫度的增加。通過提高渦輪進氣溫度可使燃?xì)廨啓C獲得56%的高熱效率。因此,先進燃?xì)廨啓C要求高壓渦輪葉片要具有更高的承溫能力。燃?xì)廨啓C進氣溫度目前可達1500℃以上,這對渦輪葉片的材料及結(jié)構(gòu)提出了更高要求。
要達到如此高的溫度必須采用空心氣冷技術(shù),采用復(fù)合冷卻方式的空心渦輪葉片已廣泛應(yīng)用。雙聯(lián)高壓渦輪葉片的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,除了具有復(fù)合的空心氣冷結(jié)構(gòu)外,其排氣邊的氣膜孔位置比較隱蔽,難以加工,因此只能采用陶瓷型芯來形成這種結(jié)構(gòu)。
陶瓷型芯在制備蠟?zāi)?、脫蠟、焙燒、澆注和脫芯過程中服役的條件比較復(fù)雜,因此要滿足下列要求:耐火度高、熱膨脹率低、尺寸穩(wěn)定、足夠的常溫強,雙聯(lián)高壓渦輪葉片度和鑄造后易脫除等特點。陶瓷型芯材料成分和制備技術(shù)由于受到專利保護,報道較少,一些工廠對陶芯材料的配方、生產(chǎn)工藝、脫除工藝等都嚴(yán)格保密。
盡管目前陶瓷型芯已基本滿足國內(nèi)的需求,但與發(fā)達國家相比還有相當(dāng)?shù)牟罹?,特別是在復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心葉片用陶瓷型芯生產(chǎn)方面,無論是模具的設(shè)計與制造,還是陶芯的制備與脫除等方面。
要生產(chǎn)的雙聯(lián)空心葉片鑄造用陶瓷型芯制備非常困難,采用普通型芯制備方法很難制備該類陶瓷型芯。通過采用易脫除的硅基陶瓷型芯與石英管組合方式成功制備了復(fù)雜結(jié)構(gòu)陶瓷型芯,利用該型芯成功精密鑄造了滿足要求的復(fù)雜結(jié)構(gòu)空心雙聯(lián)高壓渦輪葉片。