高强耐热铸造铝合金及其航空发动机复杂壳体铸件的性能研究

茄菊红, 谢峰, 冯超, 王平海, 余腾飞, 杨朝阳, 郗洪雷, 肖文龙, 马朝利

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材料工程 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (1) : 186-194. DOI: 10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000284
研究论文

高强耐热铸造铝合金及其航空发动机复杂壳体铸件的性能研究

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Performance of high-strength and heat-resistant cast aluminum alloy and its complex shell castings for aircraft engines

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摘要

针对先进航空发动机对高强耐热铝合金复杂壳体铸件的应用需求，对比分析一种新型Al-Si-Cu-Mg-Sc高强耐热铝合金与ZL101A，ZL205A铸造铝合金的工艺性能及力学性能，并采用高强耐热铝合金开展油泵复杂壳体金属型铸造工艺设计和实验验证，对铸件产品的质量进行检测分析。结果表明：新型Al-Si-Cu-Mg-Sc高强耐热铝合金的铸造流动性和抗热裂性能优于ZL205A高强铸造铝合金，其金属型铸造油泵复杂壳体的合格率与ZL101A同类壳体相当。新型合金的单铸试样和铸件本体取样的室温平均抗拉强度均达到420 MPa以上，明显高于ZL101A合金，250 ℃时其抗拉强度优于ZL205A合金。铸件的表面质量、内部质量、气密性和承压性能均满足产品设计要求。

Abstract

To meet the application requirement of advanced aviation engines for complex shell castings of high-strength and heat-resistant aluminum alloys， the process and mechanical properties of a new type of the Al-Si-Cu-Mg-Sc high-strength and heat-resistant aluminum alloy are analysed in comparison with ZL101A and ZL205A cast aluminum alloys. Design and experimental verification of the metal casting process for the complex casing of the oil pump are carried out by using the high-strength and heat-resistant aluminum alloy， and the quality of the casting products is evaluated. The results indicate that the new high-strength and heat-resistant Al-Si-Cu-Mg-Sc alloy shows better casting fluidity and hot cracking resistance than the ZL205A high-strength cast Al alloy. The qualification rate of the complex shell of its metal casting oil pump is comparable to that of the same type of shell ZL101A. The average tensile strengths at room temperature of the separated test bar of casting and test specimen from casting itself of the new alloy are higher than 420 MPa， which are significantly higher than that of ZL101A alloy， while the tensile strengths at 250 ℃ are superior to ZL205A alloy. The surface quality， internal quality， airtightness， and pressure resistant performance of the casting case all meet the design requirement of the product.

关键词

高强耐热铝合金 / Al-Si-Cu-Mg / 铸造性能 / 力学性能 / 航空发动机油泵壳体

Key words

high-strength and heat-resistant aluminium alloy / Al-Si-Cu-Mg / castability / mechanical property / aeroengine oil pump case

中图分类号

TG292 / TB31

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茄菊红 , 谢峰 , 冯超 , 等. 高强耐热铸造铝合金及其航空发动机复杂壳体铸件的性能研究. 材料工程. 2025, 53(1): 186-194 https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2024.000284
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国家自然科学基金项目(92360303)
中国航发自主创新专项资金项目(ZZCX-2019-024)

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