抽拉速率对一种镍基单晶高温合金凝固参数和凝固组织的影响

研究了不同的铸型抽拉速率对镍基单晶高温合金DD98的凝固参数及显微组织的影响，结果表明，随着抽拉速度降低，固－液界面前沿的温度梯度显著提高，糊状区宽度减小，抽位速度较低时，温度梯度在整个凝固过程中变化比较平稳，提高抽拉速率使DD98合金由胞状凝固转变为枝状凝固，γ′相尺寸减小，并且由不规则形状逐渐变为规则的立方体形状，γ／γ′共晶量增加，共晶中的初生γ′相尺寸逐渐减小。     

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。     

镍基单晶高温合金DD403显微偏析

采用选晶法在改进型Bridgman定向凝固炉中制备镍基单晶高温合金DD403,利用电子探针(EPMA)技术研究了DD403合金在枝晶生长条件下的显微偏析。结果表明,随着抽拉速率增加DD403的偏析程度逐渐加剧。偏析于枝晶间元素Al、Ti和枝晶干元素Co、W的偏析程度随着抽拉速率的增加而增大,而合金元素Mo和Cr的偏析比接近于1,基本不存在偏析,且偏析比随抽拉速率增加没有明显变化。研究结果同时表明,随着抽拉速率增加DD403的共晶含量逐渐增加。     

热等静压温度对第三代单晶高温合金DD10组织的影响

采用OM,SEM以及EPMA等手段对比研究了不同热等静压温度对第三代单晶高温合金DD10组织的影响。结果表明:在150MPa压力条件下,1290℃热等静压即可使第三代单晶高温合金DD10中的显微疏松完全闭合;随热等静压温度的升高,共晶体积分数逐渐减少,热等静压温度达到1310℃及以上温度,共晶完全溶于基体。在1340℃/150MPa热等静压后,合金中出现局部初熔。热等静压后DD10单晶高温合金的γ′相立方度提高,不同热等静压温度对γ′相的形貌影响基本相同。热等静压降低了DD10单晶高温合金的枝晶偏析,并且热等静压温度越高,枝晶偏析改善越明显。     

固溶温度对第三代镍基单晶高温合金DD10组织的影响

采用扫描电镜(SEM)和金相显微镜(OM)组织观察以及能谱(EDS)分析等手段研究了固溶处理温度对第三代镍基单晶高温合金DD10显微组织、枝晶偏析和组织稳定性的影响.结果表明:合金经1290℃/6h固溶后共晶基本消除,1330℃/6h固溶时出现少量微孔,1340℃/6h时则出现初熔.合金经1320℃和1330℃固溶处理...     

静磁场对定向凝固镍基高温合金组织影响的研究进展

综述了国内外静磁场对镍基高温合金组织影响的研究现状,重点分析了施加不同方式、强度的静磁场对定向凝固镍基高温合金枝晶组织、元素偏析、凝固缺陷及高温力学性能的影响规律,并从变截面处杂晶的控制、晶体取向偏离的控制以及对凝固特性的影响机制等方面提出了静磁场在定向凝固镍基高温合金研究中潜在的发展方向。     

浇注温度对DD6单晶高温合金凝固组织的影响

研究了浇注温度对第二代单晶高温合金DD6凝固组织的影响.结果表明,随着浇注温度的降低,DD6合金的一次枝晶间距稍有增加,枝晶干与枝晶间γ′相尺寸略有增大,γ-γ′共晶相尺寸增加,共晶含量略有减少,合金中主要元素偏析明显减轻.     

一种镍基单晶高温合金凝固组织的截面尺寸效应

采用快速凝固法拉制壁厚分别为0.8,1.5,2.5mm的单晶薄壁试样,研究了一种镍基单晶高温合金凝固组织的截面尺寸效应.结果表明:随截面尺寸减小,不同厚度薄壁试样凝固组织一次枝晶间距减小,二次枝晶间距先增大后减小;相对于15mm试样,薄壁试样枝晶干处γ′相尺寸变小,枝晶间γ′相尺寸变化不大,γ/γ′共晶含量明显减少.能谱分析表明不同厚度薄板试样元素偏析程度相对于15mm试样均得到一定缓解,但各不同厚度试样元素偏析变化不大.对三种厚度薄板试样进行真空固溶热处理后发现共晶已基本消除,而15mm试样还残留少量共晶.     

镍基单晶高温合金定向凝固的数值模拟

概述了目前国内外镍基单晶高温合金定向凝固数值模拟的研究进展,定向凝固过程的数值模拟由宏观向微观转变,详细介绍了微观组织数值模拟的几种主要方法：决定论方法、随机论方法和相场方法,评述了这几种方法的特点以及局限性,指出宏观和微观现象的完整耦合可以对镍基单晶高温合金凝固过程做出更加准确的模拟预测。     

镍基单晶高温合金研究进展

单晶高温合金因具有较高的高温强度、优异的蠕变与疲劳抗力以及良好的抗氧化性、抗热腐蚀性、组织稳定性和使用可靠性,广泛应用于涡轮发动机等先进动力推进系统涡轮叶片等部件。由于采用定向凝固工艺消除了晶界,单晶高温合金明显减少了降低熔点的晶界强化元素,提高了合金的初熔温度,能够在较高温度范围进行固溶和时效处理,其高温强度比等轴晶和定向柱晶高温合金也大幅度提高。经过几十年的发展,单晶高温合金已经在合金设计方法、组织结构与力学性能关系、纯净化冶炼工艺和定向凝固工艺等方面取得了重要进展。从单晶高温合金成分特点、合金元素作用、强化机理、力学性能各向异性、凝固过程及缺陷控制、单晶制备工艺等方面,简要介绍了单晶高温合金的主要研究进展。     

Effect of Solidification Parameters on the Microstructure and Creep Property of a Single Crystal Ni-base Superalloy

A single crystal Ni-base superalloy was processed with withdrawal rates between 2 and 7 mm/min.The ascast microstructures,heat treatment response and creep property have been characterized as a function of the withdrawal rate.As expected,the primary and secondary dendrite arm spacing decreased with increasing withdrawal rate;microsegregation degree and porosity distribution were also varied with different withdrawal rates.The withdrawal rate of 2 mm/min resulted in a noticeable residual microsegregation eve...     

Influence of Crystal Orientation on the Morphology of a Single Crystal Superalloy during Directional Solidification

The solid-liquid(S/L) intedecial morphology of a single crystal superalloy DD8 has been in-vestigated. The evolutive behavior of cellular morphology with tilted preferred crystallographic orientation near cell-dendrite transition was dynamically observed, and the efFect of crystallo-graphic orientation on primary dendritic arm spacing has been examined. The experimental results show that for planar and cellular morphology no any S/L interfacial anisotropy exists,but near cell-dendrite transition, the S/L intedecial anisotropy appears and gives rise to the cellular crystal fingers tilted from thermal flow direction to preferred crystallographic orientation.The crystal fingers with their preferred orientation parallel to DS growth direction are more stable than that with tilted orientation. For the tilted fingers, the sudece on the side facing DS growth direction is less stable than that on the reverse side, the different stability on the two sides will lead to forming unsymmetrical dendritical microstructure. With the increase of tilted angle of preferred crystallographic orientation, the primary dendrite arm spacing decreases.     

DD6单晶精铸薄壁试样定向凝固过程数值模拟

针对单晶高温合金精铸薄壁试样制备困难的问题,建立了薄壁板形试样的有限元模型,采用ProCAST数值模拟的方法模拟DD6单晶精铸薄壁板形试样的定向凝固过程,研究了几何形状和工艺参数对定向凝固过程中温度场、温度梯度场及糊状区的影响。结果表明:薄壁板形试样中间部位工作端的温度梯度在60~65℃/cm范围内,糊状区固相线较为平直,液相线的位置在近炉壁一侧较低,远炉壁一侧较高。几何形状对单晶高温合金试样定向凝固过程有重要影响,提高浇注温度或降低抽拉速率有助于薄壁板形试样固液界面前沿液相温度梯度增大、糊状区宽度减小。单晶高温合金精铸薄壁试样定向凝固过程数值模拟结果与实际浇注结果吻合,凝固过程数值模拟为单晶精铸薄壁试样的制备提供了技术支持。     

Transient Liquid Phase Bonding of Ni—base Single Crystal Superalloy

The Ni-base single crystal superalloy was bonded by the transient liquid phase(TLP) bonding,using a Ni-base flexible metal cloth as an insert alloy.TLP bonding of superalloy was carried out at 1473-1523K for 0.5-24h in vacuum.The [001] orientation of each test specimen was aligned perpendicular to the joint interface.The bonded region was observed by optical microscopy, and the microstructural and compositional analyses across the bonded interlayer were performed by using a scanning electron microscopy(SEM) .The electron back scattering diffraction(EBSD) method was applied to determine the crystallographic orientation.The resultsindicated that the chemical homogeneity across the bonded region can be achieved,and γˊphase both in the bonded interlayer and in the superalloy substrate is almost identical,while the bonded interlayer had almost matched the crystallographic orientation of the bonded substrates.     

DD6单晶高温合金导向叶片定向凝固过程数值模拟

建立涡轮导向叶片三维实体模型,采用有限元软件ProCAST对DD6单晶高温合金导向叶片凝固过程温度场进行数值模拟;测试DD6单晶高温合金导向叶片不同位置凝固过程的温度变化.结果表明:数值模拟结果与实测结果偏差小于5％,吻合良好;导向叶片叶身的温度梯度大部分保持在25～45℃/cm范围内,缘板处温度梯度约为35℃/cm,...     

单晶高温合金DD3亚结构超细化定向凝固工艺研究EI

利用ＺＭ定向凝固装置研究了镍基单晶高温合金ＤＤ３在高温度梯度（７００～１２００Ｋ／ｃｍ）定向凝固条件下的微观组织演化特征及其对工艺参数的响应函数，结果表明：该合金在高界面温度梯度条件下，柱晶生长速度范围向高速区扩展，从而使单晶亚结构细化成为可能。所得单晶棒中亚结构一次间距可比传统ＨＲＳ法定向凝固籽晶中相应尺度减小５～１０倍。本文还对其组织演化机制进行了分析。     

一种镍基单晶高温合金的热处理工艺研究

研究了一种镍基单晶高温合金的热处理工艺。采用差热分析法和金相测试法确定合金的初熔温度在1280℃左右;利用光学金相显微镜观察了合金在不同固溶处理后的微观组织,测试了合金的持久性能。结果表明,合金的最佳热处理工艺为1245℃/2h,AC+1275℃/4h,AC+1100℃/2h,AC+850℃/24h,AC。采用该工艺处理后的单晶高温合金具有优异的持久性能,在980℃、235MPa的条件下持久寿命达159.35h。     

凝固方向对单晶高温合金枝晶组织的影响

用籽晶法制备了沿不同晶体取向凝同的镍基单晶高温合金试样,研究了单晶中枝晶形貌和一次枝晶臂距随凝固取向的变化规律.结果表明:凝同方向偏离[001]取向小于15°时,枝晶排列比较规则,一次枝晶臂距随偏离角度增大而减小;偏离角度为25°时,部分二次枝晶臂阻断了相邻一次枝晶干的生长,导致一次枝晶臂距增大.沿[011]和[111...