鑄造技術(shù)是一門(mén)占老的、傳統的工藝技術(shù)。在航空工業(yè)中，各類(lèi)高溫合金、欽合金、鋁合金復雜薄壁整體構件的鑄造技術(shù)應用廣泛，是航空工業(yè)中的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。

鑄造的鮮明特點(diǎn)是成形構件的尺寸、組織和性能等受控于鑄造工藝方法和成形過(guò)程。鑄造技術(shù)在傳統理論和方法的基礎上，與自動(dòng)控制、計算機仿真等技術(shù)相結合，向理論指導、過(guò)程控制和整體近凈成形的方向發(fā)展。

在航空工業(yè)中，復雜薄壁的高溫合金、欽合金、鋁合金整體鑄件是飛機發(fā)動(dòng)機和機體中的關(guān)鍵構件，這些構件形狀尺寸、組織結構和性能直接影響飛機和發(fā)動(dòng)機的性能、結構重量系數、壽命和制造成本等各種重要指標。因此，鑄造技術(shù)是航空裝備和民用航空產(chǎn)品向輕量化、化、長(cháng)壽命、低成本方向發(fā)展的重要技術(shù)基礎。

鑄造技術(shù)在航空工業(yè)中的研究應用情況

歐美等工業(yè)發(fā)達綜合應用現代新材料、，在豐富成形基礎理論的基礎上，不斷研究和新工藝技術(shù)，對鑄造這一難以控制的成形工藝過(guò)程進(jìn)行控制，研制了大量、復雜、整體構件，廣泛應用于航空裝備中，以提高部件整體結構性能和性，減輕結構重量，降低制造成本，縮短制造周期，滿(mǎn)足航空裝備的研制生產(chǎn)和發(fā)展的需要。

1高溫合金鑄造技術(shù)

高溫合金鑄造技術(shù)主要應用于航空發(fā)動(dòng)機關(guān)鍵熱端部件制造，如航空發(fā)動(dòng)機葉片、整體渦輪盤(pán)、整體機匣等。20世紀70年代，美、英、蘇等發(fā)達成功研究高溫合金近凈形熔模鑄造技術(shù)，并應用于工業(yè)化生產(chǎn)。隨著(zhù)后來(lái)的熱等靜壓技術(shù)、高溫合金過(guò)濾凈化技術(shù)的發(fā)展，高溫合金熔模鑄件的冶金缺陷減少，性能顯著(zhù)提高。近年來(lái)計算機技術(shù)的應用，更提高了熔模鑄件生產(chǎn)的成品率和性，定向空心葉片生產(chǎn)合格率達到90%以上，單晶空心葉片生產(chǎn)合格率達到80%。而隨著(zhù)發(fā)動(dòng)機推重比的不斷升級換代，其關(guān)鍵熱端部件的結構和材料發(fā)生了巨大的變化，結構向整體、薄壁空心方向發(fā)展，要求使用的材料具有承溫能力的同時(shí)具有的性能、更長(cháng)的壽命以及的成本。

1)在航空發(fā)動(dòng)機葉片方面。自20世紀80年代以來(lái)，對發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵熱端部件—渦輪工作葉片和導向葉片的結構、材料及制造技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，已相繼研制出具有氣冷效果的葉片冷卻系統、材料和制造技術(shù)，制造的部件已經(jīng)通過(guò)了發(fā)動(dòng)機的全而考核。羅·羅公司一直在致力于研究高推重比發(fā)動(dòng)機的關(guān)鍵熱端部件—Lamilloy和壁冷單晶葉片的結構與制造技術(shù)，并已將真實(shí)的鑄造葉片用于發(fā)動(dòng)機的試驗。20世紀90年代中后期，Allision公司研究出了集合多孔層板冷卻孔制造技術(shù)、鑄造技術(shù)以及材料技術(shù)，鑄造出了具有高冷效的單晶Lamilloy合金渦輪葉片。較為采用Cast Cool鑄造技術(shù)將超氣冷單晶葉片一次鑄成。俄羅斯在現有發(fā)動(dòng)機的高壓渦輪葉片壁上添加冷卻通道，研究出了氣冷單晶空心葉片的鑄造技術(shù)。

2)在航空發(fā)動(dòng)機葉盤(pán)鑄造方面。航空發(fā)動(dòng)機中葉盤(pán)需整體鑄造，其葉片為定向結晶組織，而輪盤(pán)組織為細晶組織，這種雙性能整體葉盤(pán)(DS/GX)是新一代航空發(fā)動(dòng)機渦輪的發(fā)展趨勢。Howmet，羅·羅等于20世紀80年代開(kāi)始了雙性能整體葉盤(pán)材料與鑄造技術(shù)研究，并于20世紀末成功了與之相關(guān)的成套鑄造技術(shù)及熔鑄設備技術(shù)，成功整鑄出了葉片為定向柱晶、輪盤(pán)為等軸細晶的整體葉盤(pán)，將現有燃氣渦輪發(fā)動(dòng)機的使用壽命提高2一3倍，發(fā)動(dòng)機功率增加7. 3%一9 .2%。

3)在高溫合金整體結構件方 而。20世紀末期由Carret， PCC公 司等研究出較新的大件整鑄技術(shù)(第 二代整鑄技術(shù))，即熱控凝固工藝技 術(shù)，它是通過(guò)將鑄件合金凝固結晶 前沿的溫度梯度和冷卻速率控制在 等軸晶區域內實(shí)現了對大型復雜薄 壁構件內部致密度一晶粒度一組織 的原位復合控制的技術(shù)突破和創(chuàng )新， 整鑄出較大尺寸達1027mm，較小壁 厚為0. 8一1. 2mm，晶粒度控制在 1一5m。的發(fā)動(dòng)機機匣類(lèi)結構件。 該技術(shù)的突出點(diǎn)是整鑄過(guò)程中實(shí)現 了致密充填與晶粒度細化復合控制， 同時(shí)合金材料的利用率提高了50%以上。

2欽合金鑄造技術(shù)

美國于20世紀60年代開(kāi)始研究應用欽合金鑄造技術(shù)，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，目前處于世界水平，出了熔模陶瓷鑄型技術(shù)、機加石墨鑄型技術(shù)和熱等靜壓技術(shù)等。發(fā)動(dòng)機的整體欽合金中介機匣的外形尺寸為φ1300mm X 368mm，是目前世界上較大的欽合金鑄件，代表著(zhù)的欽合金鑄造水平。

針對航空用熱等靜壓欽合金鑄件研究，經(jīng)過(guò)研究將欽合金鑄件應用到軍機上并經(jīng)應用證明欽合金鑄件作為飛機機體構件是的，其性能和性可與塑性變形構件相媲美，而制造成本、生產(chǎn)周期都明顯優(yōu)于塑性變形構件。鑄造結構件與組合結構件相比，其優(yōu)點(diǎn)是了機械緊固連結，減少了組合件的數量，這樣就可減輕結構件的重量，提高結構的整體性，縮短研制周期，降低制造成本。

隨著(zhù)欽合金鑄件熱處理和過(guò)程控制技術(shù)的突破，鑄造欽合金的性能已達到了部分鍛件性能，可替代部分鍛件。通過(guò)部件組合，采用近凈形鑄造技術(shù)使得整體結構性能提高，成本降低，并廣泛使用在航空裝備的關(guān)鍵部位。鈦合金鑄件的用量占機體重量7. 1%，在機體上大約有54個(gè)欽鑄件，機翼前、后側位鑄件較大，分別為87kg和58kg。通過(guò)采用的凝固過(guò)程控制、檢驗技術(shù)及產(chǎn)品可預測性等了鑄件質(zhì)量和性能，并用于機翼與機體連接的“斷裂關(guān)鍵部位”。

3鋁合金鑄造技術(shù)

航空鋁合金鑄造技術(shù)主要包括熔模鑄造、石膏型鑄造和砂型鑄造，在發(fā)動(dòng)機、機體、機載設備上應用廣泛。熔模鑄造、石膏型鑄造主要用于中小零件鑄造。近年來(lái)，大型砂型鑄造發(fā)展，尺寸精度大幅度提高。綜合應用上述方法，結合計算機設計和控制、澆注設備改進(jìn)，可實(shí)現尺寸1500m。左右、壁厚3m。以下的鑄件整體近凈成形，鑄件性能達到中等變形合金性能水平，替代部分鋁合金鍛件、飯金件和機加組合件，從而實(shí)現了減重、降低制造成本等目的。

航空鑄造技術(shù)發(fā)展趨勢

航空鑄造技術(shù)隨著(zhù)航空裝備和民用航空產(chǎn)品升級換代而不斷發(fā)展。在成形精度、成形工裝、成形方法、成形過(guò)程控制到成形設備自動(dòng)化程度各個(gè)方而都隨著(zhù)航空裝備換代發(fā)展而發(fā)展，在性、自動(dòng)化、經(jīng)濟性和性方而不斷改進(jìn)和提高。其總的發(fā)展趨勢是構件的復雜整體化、成形的化、工藝設計和控制的全程化、檢測技術(shù)數字化。 

1構件復雜整體化

為提高航空裝備性能、整體結構性能和性，減輕結構重量，降低制造成本，縮短制造周期，將原來(lái)的幾個(gè)部件組合于一體，整體鑄造成形，其形狀結構呈現出整體化、薄壁化和復雜化；此外， 為實(shí)現某些功能，將結構與功能一體化，這也使得其形狀結構復雜；另外，根據構件在裝備中的使用特點(diǎn)和需要，有的大型整體結構件的組織結構要求均勻，有的大型整體結構件不同 部位的組織結構要求不一樣(如雙性能整體葉盤(pán))，有的構件對組織結構控制有要求(如定向或單晶葉片)，所以組織結構復雜也是航空裝備構件發(fā)展趨勢之一。

2成形化

為降低制造成本和縮短制造周期，結構件形狀尺寸要求，即無(wú)或少加工余量。要求減少機械加工量90%以上，成本降低66%，這勢求其零件整體成形且尺寸。

3工藝設計和控制全程化

為滿(mǎn)足裝備、高性的需求，提高鑄件自身的性能和性，使其無(wú)(少)缺陷并根據構件的使用特點(diǎn)和要求設計并控制各部位的組織結構?？匦魏涂匦缘膹碗s整體鑄件是新一代裝備研制和發(fā)展的基礎，其廣泛的研究和應用大幅度提高了裝備的性能，對裝備的研制和發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用。