超高能束空心超细柱晶叶片的成形机理及关键技术研究

涡轮叶片的关键问题是解决叶片的承温能力和热强度。国内外基本上沿着冷却结构制造和叶片材料高温性能提高两个方向发展。材料方面由多晶组织向柱状晶进而向新一代单晶组织发展。由于涡轮叶片采用了复杂的冷却结构，在制造技术上即要完成多尺度的结构制造又要实现材料的单晶制备，这给制造技术提出了巨大的挑战。本申请提出超高能束控形控性外延生长制造空心超细柱晶叶片，是将材料累加制造原理和材料组织遗传原理相结合，用超高能束熔覆高温合金粉末外延生长制造空心超细柱晶叶片。在制造工艺过程中实现对宏观结构精度和微观组织性能的全面控制，研究超高能束熔覆条件下微细合金熔池的凝固机理；分析材料堆积单元与叶片空间拓扑结构形成规律；研究制造单元对叶片堆积成形精度的主动设计方法，为材料与成形一体化精密制造提供理论方法和技术支撑。项目的研究成果可用于重型燃气轮机和航空发动机叶片制造，成果的推广应用会创造更高的经济和社会价值。