拉晶速率对DZ125合金微观组织及蠕变性能的影响

在不同的拉晶速率下制备定向凝固DZ125合金,利用扫描电镜对合金试样微观组织进行观察,并测定合金试样在980℃/235 MPa条件下的蠕变曲线,研究了拉晶速率对DZ125合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:当凝固拉晶速率为1 mm/min时,合金中MC型碳化物为片状结构,尺寸较大,随拉晶速率增加,碳化物尺寸降低,由长条薄片状转变为块状。合金中的γ′相尺寸随拉晶速率的增大略有减小。测定出拉晶速率为1 mm/min、3 mm/min和5 mm/min合金在980℃/235 MPa条件下的蠕变曲线表明,低拉晶速率合金具有较小的初始伸长量,稳态蠕变阶段应变速率较大。试验条件下,高拉晶速率制备合金试样具有较长的蠕变寿命和较高的伸长率,合金蠕变期间裂纹萌生主要发生在碳化物处。     

抽拉速率对定向凝固高温合金DZ445微观组织和力学性能的影响

研究不同抽拉速率(4,5,7,9,10 mm/min)对定向凝固DZ445高温合金微观组织和力学性能的影响.结果表明:随着抽拉速率由4mm/min增加到10mm/min,一次枝晶臂间距λ<,1>和二次枝晶臂间距λ2逐渐减小,枝晶组织逐渐细化;枝晶干和枝晶间γ'相尺寸也逐渐减小,枝晶间γ'相的尺寸比枝晶干γ'相的大,这种差别随着凝固速率的增加而减小;合金元素的偏析随凝固速率的增大越来越严重;除抽拉速率为4 mm/min外,抽拉速率对DZ445合金室温拉伸性能影响不大;当抽拉速率太高或者太低时,合金650℃拉伸伸长率均明显降低;抽拉速率对合金的持久性能影响明显;当抽拉速率为7 mm/min时,合金的拉伸性能、持久性能和微观组织达到综合平衡,为最佳抽拉速率;DZ445定向柱晶合金比同成分K445等轴晶合金具有更好的室温和高温拉伸性能及持久性能.     

定向凝固Al-4.5%Cu合金枝晶组织与抽拉速率的关系

用自制下拉式定向凝固设备,在一定的温度梯度下,在20-220μm/s的抽拉速率范围制备定向凝固Al-4.5%Cu合金,并对其微观组织、特别是一次枝晶间距随抽拉速率的变化规律进行研究。结果表明：定向凝固微观组织随抽拉速率的增大呈细化趋势,其一次枝晶间距减小;当抽拉速率小于100μm/s时,枝晶间距随抽拉速率而减小的幅度较大;当抽拉速率大于100μm/s时,枝晶间距减小幅度较为平缓。在综合分析抽拉速率、界面生长速率、温度梯度等影响因素的基础上,推导出界面局域平衡条件下预测定向凝固次枝晶间距的理论模型,该模型能够较为准确地反映定向凝固一次枝晶间距随抽拉速率在100-220μm/s范围的变化规律,为定向凝固工艺获得特定组织而预先选配合适的工艺参数提供理论参考。     

抽拉速率对连续定向凝固DZ22高温合金组织和性能的影响

采用下引式连续定向凝固装置研究了抽拉速率对DZ22高温合金连续定向凝固组织和性能的影响.结果表明:随着抽拉速率从3 mm/min增加到9 mm/min,一次枝晶间距从199μm减小到141μm,二次枝晶间距从43μm减小到32μm;合金中主要元素的微观偏析程度均减轻;碳化物呈颗粒状弥散分布,其面积分数从1.2％降低到0...     

纵向强静磁场对定向凝固DZ417G合金枝晶形态和数目的影响

纵向强静磁场可明显影响高温合金DZ417G的定向凝固组织.为控制定向组织树枝晶数目提供了一种新手段.在抽拉速率为5μm/s时,强磁场影响了该合金组织的定向凝固生长特性,影响程度随磁场强度的加大而增加.当抽拉速率达到40μm/s及其以上时,施加强磁场使得单位面积上的枝晶数目增加,枝晶数目随磁场强度的增大而增大,增大幅度最大达到一倍左右.当温度梯度增大时,强磁场在低抽拉速率(5μm/s)下影响该合金定向凝固的效应加剧,在抽拉速率40μm/s及其以上时增加枝晶数目的效应也加大.从磁抑制对流和热电磁效应方面分析了上述现象,提出了作用机理.     

抽拉速度对高温合金DZ125定向凝固中缩松的影响

研究了不同抽拉速度下镍基高温合金DZ125定向凝固试样中显微缩松的分布、变化规律.结果表明,在一定抽拉速度范围内(≤100μm/s),随抽拉速度增加,定向凝固试样中缩松水平降低.v=50μm/s时试样中缩松水平约为v=5μm/s时缩松水平的10%,v=100μm/s时试样中的缩松水平约为v=50μm/s时缩松水平的70%～90%.随抽拉速度增大,一次枝晶间距和二次枝晶间距减小,枝晶发生细化,抽拉速度对缩松水平的影响主要由枝晶间距的变化引起.     

铸型加热温度对DZ125合金组织和性能的影响

通过采用不同的铸型加热温度制备定向凝固DZ125合金,采用扫描电镜对合金的微观组织进行观察,研究了铸型加热温度对DZ125合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:采用不同铸型加热温度制备出柱状晶合金,在与拉晶方向垂直的截面上,随着铸型加热温度的升高,枝晶形态由"蜈蚣"状转变为"蝴蝶"状,并最终转变为"十"字形。铸型加热温度对纵截面上的枝晶间距没有影响,随铸型加热温度升高,枝晶间共晶相数量及尺寸增大,合金中γ′相由蝶形向立方体形转变,γ′相尺寸有变小的趋势。三种铸型加热温度条件下,合金在980℃/235 MPa条件下的持久寿命相当,随加热温度升高,合金在稳态蠕变阶段的应变速率降低,断裂伸长率增大。     

抽拉速率对定向凝固叶片状DZ125高温合金微观组织的影响

应用液态金属冷却(LMC)和高速凝固(HRS)定向凝固技术,对DZ125高温合金叶片状铸件在不同抽拉速率下的组织演变规律进行了研究,并对比研究了LMC和HRS法所得铸件的微观组织.结果表明,同一定向凝固方法下,随抽拉速率的提高,铸件枝晶组织及γ′析出相得到细化;应用LMC技术所制备铸件的枝晶组织和γ′析出相较相同抽拉速率HRS方法时更为细小;相同工艺参数下LMC和HRS方法所制备铸件一次枝晶间距的差异随铸件壁厚及抽拉速率的增大而更显著.通过对固/液界面前沿温度梯度进行估算发现,LMC方法可获得更高的温度梯度,且其温度梯度受抽拉速率变化影响较HRS更小.除70μm/s抽拉速率外,LMC法所得γ+γ′共晶组织的含量均显著少于HRS方法;70μm/s抽拉速率时,LMC法产生的偏析较严重,而其余凝固条件下偏析程度较相同工艺参数下HRS轻.110μm/s抽拉速率时,HRS方法较LMC方法制备铸件中MC型碳化物尺寸更大.     

抽拉速率对DD5单晶高温合金定向凝固组织及偏析的影响

研究了高速凝固条件下抽拉速率对DD5单晶高温合金定向凝固组织的影响。结果表明：随着抽拉速率的增大,DD5合金枝晶组织逐渐细化,一次枝晶间距减小;偏析程度加重;γ′相尺寸减小且趋于规则的立方状,枝晶干γ′相的尺寸小于枝晶间;γ/γ′共晶含量、碳化物含量和显微疏松随抽拉速率增大而增加,而γ/γ′共晶和碳化物的尺寸减小。     

抽拉速率对定向凝固镍基高温合金组织和偏析的影响

研究了抽拉速率对一种定向凝固镍基高温合金组织与偏析的影响。结果表明,随着抽拉速率的增加,固液界面由平界面向胞状,再到粗枝状,最后到细枝状的演变过程,枝晶不断细化;一次和二次枝晶间距不断变小,γ′相形貌越来越呈规则的立方体,γ′尺寸逐渐变小。元素偏析程度先增大后减小,并在100μm/s时到达峰值;共晶和碳化物尺寸均随着抽拉速率的增大而变小,碳化物和共晶体积分数随抽拉速率增大而增大。     

拉晶速率对Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织和高温持久性能的影响

采用螺旋选晶法制备Ni3Al基单晶合金IC6SX试棒,研究了不同拉晶速率对凝固组织和高温持久性能的影响.结果表明,Ni3Al基单晶合金IC6SX凝固组织为树枝状,随着拉晶速率从1.5 mm/min增加到6 mm/min,一次枝晶间距逐渐减小.与普通镍基高温合金不同,位于枝晶干处的次生γ'相尺寸比枝晶间处的大.随着拉晶速率的增加,枝晶干和枝晶间处的γ'相尺寸都逐渐减小,由不规则形状逐渐立方化,枝晶间处的初生γ'相的数量逐渐增多.一次枝晶间距和γ'相尺寸对高温持久性能影响显著,随着拉晶速率的增加,组织细化,铸态IC6SX单晶合金的高温持久寿命增加.     

试样截面尺寸变化对高温合金DZ125定向凝固组织的影响

采用截面变化的DZ125高温合金试样进行液态金属冷却定向凝固,抽拉速率为25μm／s、50μm／s、100μm／s和500μm／s,获得了截面变化前后的稳定组织以及截面变化区的组织演变。结果表明,当凝固顺序由大截面向小截面时。一次枝晶间距变窄,抽拉速为500μm／s,枝晶生长方向发生偏转。随着试样比表面积的增大,一次枝晶间距减小。由于截面的变化,组织的演化是一个渐变的过程,不同的冷却速率和凝固顺序都影响着组织的演化过程。     

抽拉速率对定向凝固Al-4％Cu合金枝晶界面特征的影响

采用Al-4%Cu合金,对不同抽拉速率下定向凝固枝晶界面特征进行了研究.结果表明,当抽拉速率从100 μm/s增至600μm/s时,一次枝晶间距随抽拉速率的增大而减小.在枝晶固/液界面存在枝晶干的凸起,其平-凸-平-凸的程度随抽拉速率的增加呈现先加强后减弱最后几乎消失的规律.随着抽拉速率的增大,枝晶尖端温度先升高而后降低.采用KGT模型和非平衡效应研究了枝晶界面温度,分析了尖端过冷度和尖端成分对枝晶界面特征的影响,得到非平衡凝固枝晶尖端过冷度的计算方程.界面平-凸-平-凸的程度与枝晶尖端成分和尖端过冷度有关.     

熔体处理温度对DZ125合金组织性能的影响

通过采用不同的熔体处理温度制备定向凝固DZ125合金,采用扫描电镜对不同熔体处理温度下的微观组织进行观察,研究了熔体处理温度对DZ125合金显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:DZ125合金进行不同熔体温度处理后,合金的枝晶间距相当,枝晶形貌相近,熔体处理对合金的枝晶间距影响不明显;熔体处理能够改变合金中γ′相的组织形貌,随熔体处理温度的提高合金中γ′相的组织细化;熔体处理对合金980℃,235 MPa条件下的持久蠕变性能影响不大,三种熔体处理合金的持久寿命及应变速率基本相同;随熔体处理温度的提高,合金室温断裂强度和屈服强度均提高,但对塑性的影响不大。     

熔体超温处理对DD3镍基单晶高温合金凝固组织的影响

在保持固/液界面温度梯度不变的条件下,研究了不同熔体超温处理温度对DD3单晶高温合金凝固组织的影响,并利用DTA研究了合金熔体结构的变化.结果表明:合金熔体在1380-1650℃发生一系列的结构变化;当抽拉速率为50μm/s时,随熔体超温处理温度由1500℃升至1640和1780℃,合金一次枝晶间距由177μn分别减至150和125μm,枝干与枝间γ'相的尺寸减小,且枝间γ'相形貌变得规整.     

DZ125高温合金定向凝固微观组织的CA法模拟

采用伪二元相图法对DZ125多元合金进行了简化,并用二维Cellular Automaton(CA)法模拟了合金定向凝固微观组织.通过采用不均匀连续形核模型,在考虑到枝晶生长动力学的基础上,模拟了不同抽拉速度下合金定向凝固组织形貌,枝晶界面形态以及一次枝晶间距的变化,说明树枝晶竞争生长中存在"分枝"与"淹没"的机制;并且随凝固速率的增加,合金凝固组织从分枝较少的胞状树枝晶向分枝发达的树枝晶转变.模拟的一次枝晶间距从凝固速率为50 μm/s时的132 μm减少到凝固速率为500 μm/s时的69 μm.模拟结果与实验结果吻合较好.     

冷却速率对MX246A合金组织和持久性能的影响

研究了浇注后不同的冷却速率对MX246A合金组织和持久性能的影响。结果表明,组织特征只受该组织形成时的冷速影响。冷速从30℃/min降到8℃/min时,晶粒增大,共晶γ′的体积分数从1.86%减少到0.86%,尺寸从30μm增大至50μm;冷速从30℃/min降到4℃/min时,枝晶干γ′尺寸由0.93μm增大至3.09μm,边界由平直转为圆滑,碳化物颗粒变大,数量减少;枝晶干γ′和碳化物的尺寸和形貌对高温持久性能影响较大。当冷速为30℃/min时,获得较小尺寸、边界平直的枝晶干γ′和细小弥散分布的碳化物,持久性能较好。     

抽拉速率对定向凝固DZ483合金的微观组织及力学性能的影响

研究抽拉速率对DZ483合金微观组织及力学性能的影响。结果表明：随着抽拉速率的提高,合金的一、二次枝晶间距逐渐减小,γ′相尺寸减小,但γ′相的数量增多;共晶组织及枝晶间碳化物的数量增多。碳化物形貌由块状转变成长条状,类型不随抽拉速率的提高而改变。随着抽拉速率的升高,除Cr元素偏析系数在1左右波动外,其余元素的偏析程度都增加,其中W、Mo元素偏析程度明显加重;DZ483合金的持久性能随抽拉速率的提高先升高后降低。不同抽拉速率下,合金断口均呈现出韧性断裂和脆性断裂混合特征,γ′相为合金的主要强化相。随着抽拉速率的提高,一方面,合金中γ′相的数量逐渐增多,尺寸逐渐减小,提高了合金的持久性能;另一方面,由于元素偏析程度加重、碳化物和共晶数量增多及γ′相筏形化规则程度的下降,降低了合金的持久性能。     

高温度梯度定向凝固冷却速率对DZ4125合金γ′相的影响

研究了高温度梯度定向凝固条件下冷却速率对DZ4125合金中γ′相形态、分布和尺寸的影响.结果发现,随着冷却速率的增大,合金的枝晶逐渐细化.当冷却速率达到36.4 K/s时,合金的凝固组织由粗枝晶变为超细枝晶.在此过程中,γ′相从立方形逐渐球形化,且枝晶干γ′相的球化速度比枝晶间的γ′相球化速度快.同时,枝晶干和枝晶间γ′相尺寸逐渐减小,枝晶干和枝晶间γ′相的均匀化程度增加.枝晶间γ′相比枝晶干γ′相的尺寸大,这种差别随冷却速率的增大而减小.造成γ′相在形貌和尺寸上变化的根本原因是冷却速率的变化引起γ固溶体中溶质的过饱和度ΔX,过饱和γ固溶体的过冷度ΔT,γ′相脱溶析出的临界形核功ΔG~＊和溶质在γ固溶体中扩散系数D的改变.     

抽拉速率跃迁对定向凝固单晶高温合金DD3一次枝晶间距和微观偏析的影响

采用液态金属冷却高温度梯度定向凝固设备.研究了抽拉速率跃迁对单晶高温合金DD3一次枝晶间距和微观偏析的影响.结果表明,单晶高温合金枝晶一次间距表现出明显的历史相关性.当抽拉速率(或生长速率)分别从600和300μm/s跃迁到100μm/s和直接以100μm/s速率生长时,一次间距分别为56.5,86和111.5μm.而生长速率分别从50和100μm/s跃迁到300μm/s和直接以300μm/s速率生长获得的一次间距分别为109,93和70μm.一次间距值与Hunt-Lu模型预测的基本吻合,但实验结果证明其上限与下限的比值λ_1~(max)/λ_1~(min)>2,与Ma Sahm的预测结果一致.成分分析表明,相同稳态条件下枝晶的一次间距变小.偏析也有所降低.