新技术破解航空发动机热力处理难题

据科技日报报道，大连理工大学机械工程学院青年学生团队研发出多介质高速射流分区可控的快速冷却技术，为航空发动机中高温合金涡轮盘的制造提供了关键解决方案，解决了其热力处理难题。相关介绍如下：技术背景：高温合金涡轮盘是航空发动机中单体质量最大、性能要求最高的热端零件之一，其制造过程中的热力处理至关重要。目前，中国主要使用“被动受冷”式的油淬工艺，无法对涡轮盘的不同区域进行梯度冷却和组织调控，且油淬过程会产生明火和大量油烟，作业环境恶劣。欧美的超级气冷技术虽能构建梯度温度场，但冷速低，涡轮盘达不到服役寿命标准。技术原理：该技术将微量冷却水注入空气射流，形成高速均匀的微细喷雾，结合液体冷却能力强和气体射流冲击力大的双重优势，提升冷却速率，确保盘件芯部冷得透。同时，通过建立高速喷雾射流的计算机仿真模型，优化喷嘴布局和射流参数，实现对不同区域的精准控温；开发仿真系统，动态预测冷却过程中的温度变化和组织演变，保证梯度组织控得准。技术成果：最终实验数据显示，在1200℃极高温冷却过程中，盘形件最高冷却速率可达每分钟673℃。与国际现有技术相比，冷却速率提高3.75倍，控制范围提高5倍多，晶粒尺寸范围提高4倍多，冷却速率与组织控制精度达到国际领先水平。