镍基单晶高温合金凝固缺陷研究进展

镍基单晶高温合金的凝固缺陷对其力学性能有很大的影响,减少和控制凝固缺陷对提高合金性能和降低成本具有重要意义。综述了镍基单晶高温合金定向凝固过程中可能出现的几个重要缺陷,包括缩松、雀斑、晶体取向的偏离和杂晶,重点讨论了这些缺陷的特点和产生的机理,并从合金成分、工艺参数、铸件结构等方面分析了凝固缺陷的影响因素,指出了减少单晶高温合金凝固缺陷的措施。     

《001》和《011》取向DD407单晶高温合金枝晶间距和微观偏析

采用液态金属冷却(LMC)高温度梯度定向凝固炉制备<001>和<011>取向的DD407单晶高温合金,研究了晶体取向对枝晶间距和微观偏析的影响.结果表明,晶体取向对单晶高温合金的枝晶间距和微观偏析有明显的影响.枝晶间距随着<001>取向偏差角的增加而增加,但随<011>取向偏差角的增加而减小,且<011>取向的枝晶间距...     

镍基单晶高温合金晶体取向的选择及其控制

镍基单晶高温合金是航空发动机和燃气轮机叶片的重要材料,该合金具有<001>的择优取向。回顾了镍基单晶高温合金晶体取向与单晶铸件高温力学性能的关系,不同取向单晶的高温拉伸性能、抗蠕变、低周疲劳等性能均明显不同。<001>方向具有较高的综合力学性能。结合作者在本领域的研究,发现不同取向的枝晶生长规律不同,<011>取向的枝晶在纵截面上枝晶干呈"V"或"W"形状,横截面上枝晶干呈直线排列,同时不同取向的枝晶间距和溶质元素偏析程度不同。总结了选晶过程中引晶段和螺旋段在单晶制备中的作用,晶体取向决定于引晶段的选晶效果,螺旋段的主要作用为确保获得单一的晶粒;分析了籽晶法单晶制备过程中晶体取向对晶体生长的影响及造成取向偏离的一些因素。展望了镍基单晶高温合金晶体取向的研究发展方向。     

Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr镁合金的微观组织与性能研究

目的 研究挤压比对热挤压制备的Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(VW94)镁合金微观组织、拉伸性能和抗腐蚀性的影响,并揭示挤压比对组织和性能演变的影响机制。方法 用挤压比为16和35的热挤压工艺制备了Mg-9Gd-4Y-2Zn-0.5Zr(VW94)镁合金,通过光镜(OM)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等手段表征并分析了不同挤压比下的微观组织,进一步通过拉伸测试和电化学测试评估合金的力学性能和腐蚀速率,并通过SEM表征断口形貌和腐蚀形貌,分析其断裂方式和腐蚀机制。结果 挤压比的大小并不会影响镁合金的相成分,镁合金主要由α-Mg基体及晶界处的LPSO相组成。当挤压比为16时,第二相数量更多,平均晶粒尺寸更小;当挤压比增大到35时,合金的再结晶程度更高,其晶粒尺寸分布更加均匀。性能表征结果发现,挤压比为16的VW94合金的力学性能更优,其抗拉强度及伸长率分别达到376.3 MPa和13.3%,但是挤压比为35的VW94合金的耐腐蚀性能更好。结论 挤压比虽然不会影响相的种类,但是会影响第二相的含量和晶粒尺寸,从而进一步影响拉伸性能和腐蚀速率,因此可以通过优化挤压比协同提升挤压态VW94合金的力学性能和抗腐蚀性。     

Re和Ru对镍基单晶高温合金组织偏析的影响

通过对4种不同Re（3%—6%,质量分数,下同）和Ru（0%和3%）含量的镍基单晶高温合金铸态和热处理态组织的观察和成分分析,研究了Re和Ru对元素偏析以及热处理过程中组织演化的影响.结果表明,Re和Ru均会加剧铸态试样中的元素偏析,但经过固溶处理后,Ru对合金元素的残余偏析的影响不大.随着Re含量的增加和Ru的加入,热处理态组织中γ’相尺寸减小,形貌的立方程度明显增加.电子探针（EPMA）对成分的测量结果显示,Al,Ia和Ni偏析于γ;沉淀相,Re和Cr强烈地偏析于γ相,而Ru和W向γ相的偏析程度则相对较低.Re含量的增加明显增大了Re₁Cr,Co和W等元素向γ相的偏析,而Ru的加入则使得这些TCP相形成元素向γ相的偏析程度略有降低.     

不同制备方法对单晶高温合金取向特征的影响

在高温度梯度定向凝固炉中分别采用选晶法和籽晶法制备单晶高温合金,并采用XRD测定单晶的取向特征。结果表明,采用选晶法制备单晶高温合金时,在激冷板上随机形核的晶粒经过起晶段的竞争生长和螺旋段的选晶作用后,最终获得具有择优取向<001>的单晶。采用籽晶法制备单晶高温合金时,通过重熔籽晶的外延生长,所获得的单晶取向与籽晶取向保持一致。     

定向凝固含Y镁合金的枝晶形态及微观组织研究

采用液态金属冷却高温度梯度定向凝固炉制备了含稀土元素Y的镁合金,研究了定向凝固镁合金的枝晶形态及微观组织特征。结果表明,镁合金的一次枝晶沿着热流方向生长,且一次枝晶周围含有六个二次枝晶呈花瓣形状。通过扫描电镜及能谱分析发现,凝固组织中除了a(Mg)固溶体及枝晶间的?(Mg17Al12)相组成外,还存在稀土相。稀土相呈粗大的杆状和细小的粒状形态,主要由Y、Mg、Al和Mn元素组成,其中稀土Y的质量分数占22%左右。     

镍基高温合金胞状枝晶界面定向凝固过程中的双晶竞争生长

通过籽晶法控制晶体取向,研究了双晶镍基高温合金AM3胞状枝晶界面定向凝固过程中的双晶竞争生长。结果表明,两籽晶<001>取向的相对位置对晶粒竞争生长有很大的影响。双晶<001>取向在不同平面时,晶粒竞争生长的主要方式是通过物理阻挡,在晶界处处于阻挡优势的晶粒在竞争生长中胜出。对双晶的<001>取向在同一平面时,两籽晶以大角度背离发散生长时,在双晶的发散区容易生成杂晶。