高温合金定向凝固行为的分形分析

采用分形理论定量地描述了定向凝固过程中固-液界面的形态,给出了固-液界面的分形维数与凝固速度、枝晶间距和试验合金中磷含量之间的关系发现随着凝固速率和合金中磷含量增大,固-液界面的分形线数呈指数规律增加。而且,结合分形理论和热力学理论论证了分形维数不仅仅是单纯描述不规则图形的几何参量,而且是一个依赖于凝固参数、化学成分变化的态函数     

镍基高温合金定向凝固过程中MC型碳化物的分形分析

利用分形物理分析的方法定量地描述了定向凝固过程中MC型碳化物的生长形态发现随着凝固速率的增加,MC由宽大的枝叶状演化为三级分支的枝簇状,其信息维数随凝固速率呈指数规律上升,并结合非平衡热力学分析了在改变外界控制参数时MC型碳化物形态变化的物理机制     

SOLIDIFICATION MICROSTRUCTURE OF Ni-BASE SUPERALLOY POWDER

The solidification microstructure and phase composition of Ni-base superalloy FGH95 pow- der with different mesh size have been investigated.The structure transition was found from dendrite in major into cellular structure as the powder size reduces and the cooling rate in- creases.The predominant phase was identified as MC-type carbide,with different morphologies,which may be related to their composition and the condition of solidification.Minor phases,such as boride,Laves and primary γ' are also present as ac- companiments of the carbide.     

单晶高温合金定向凝固过程中初生碳化物的上浮现象SCIEI

本文在一种抗热腐蚀单晶镍基高温合金平面及胞状液-固界面定向凝固条件下,发现了初生碳化物(TiC)的上浮现象并分析了其形成原因。     

MICROSTRUCTURE AND SOLIDIFICATION CHARACTERISTICS OF AS-CAST Ni-BASE SUPERALLOY M91

In comparison with conventional superalloys,no carbide but significant amount of γ+M_3B_2 and γ+γ′ eutectics were revealed to precipitate in the stable as-cast structure of Ni-base superalloy M91 which is abundant in B and minfied in C.During solidification of the superalloy,the residual liquid is much less and the tendency to porousness is inconsiderable.This superalloy seems to be available for turbine blade and other integral cast- ings under intermediate temperature and long-term services.     

M91镍基铸造高温合金的组织和凝固特性SCIEI

研究了M91合金的组织及凝固过程,发现该合金和常规合金相比,铸态组织无碳化物相析出而有大量(γ+M_3B_2)及(γ+γ’)共晶,合金有极好的组织稳定性;在凝固过程中剩余液体量少而且能互相补充,其疏松倾向性很小。     

一种铸造镍基高温合金的凝固行为

M963合金的凝固顺序为：L→L γ→L （γ‘ MC） γ→（γ γ‘) （γ MC） γ→（γ γ‘） （γ MC） γ γ‘；凝固组织呈树枝状结构，由γ固溶体基体。γ‘析出组及分布在枝晶间区的骨架状MC碳化物和（γ＋γ‘）共晶组成；碳降低合金的液相线温度和（γ＋γ‘）共晶温度，提高MC碳化物的形成温度，增加MC碳化物的体积分数，降低（γ＋γ‘)共晶的体积分数；高熔点元素W和Co在枝晶干偏聚，Al,Ti,Nb,Cr和Mo在枝晶间偏聚。     

凝固界面形态对单晶高温合金组织与溶质偏析的影响

本文研究凝固界面形态对抗热腐蚀单晶镍基高温合金凝固组织与溶质偏析行为的影响。结果表明,当液-固界面形态由胞状向树枝状转化时,一次主干间距及溶质偏析程度急剧增大,而在树枝状凝固范围内则随凝固速度的增大而显著降低,一次主干间距愈大,溶质偏析愈严重,在一次主干间距达到极大值的粗树枝状组织中,在γ/γ′共晶组织前沿区域发现了一种高铬低熔点新型共晶组织。     

MC CARBIDE FLOATATION IN A HOT CORROSION RESISTANT SINGLE CRYSTAL Ni-BASE SUPERALLOY DURING DIRECTIONAL SOLIDIFICATION

The floating phenomenon of MC carbide(TiC)in a hot corrosion resistant single crystalNi-base superalloy was observed during planar and cellular interface directionalsolidification.The explanation about the phenomenon is presented.     

拉晶速率对单晶高温合金凝固析出行为及显微组织的影响

研究了拉晶速率对单晶高温合金凝固界面形态、一次臂间距、（γ＋γ＇）共晶和γ＇相析出行为的影响。结果表明，随拉晶速率的增加，凝固界面从平面向胞状、粗枝、细枝转变，一次臂间距先增加然后减小，（γ＋γ＇）共晶增多，γ＇尺寸减小，立方规则性增加。胞状、树状凝固时，γ＇尺寸出现“双峰”分布。     

考虑炉壁温度变化的高温合金叶片定向凝固过程模拟

考虑炉壁温度的变化,基于Monte Carlo射线追踪法建立了高温合金叶片定向凝固过程的温度场计算改进模型.通过法向射线加密提高加热炉炉壁的辐射计算精度,并采用叶片三维有限差分网格和加热炉二维网格混合使用的方法提高计算效率.叶片和炉壁的温度曲线模拟与实验结果吻合良好,改进模型反映了抽拉过程中炉壁温度的变化及其对叶片内部温度分布的影响,提高了叶片温度的模拟精度.     

单晶镍基高温合金的非平衡凝固

单晶高温合金具有优异的高温力学性能。本文着重介绍单晶高温合金的非平衡凝固方面的部分有趣的研究结果:包括固液界面的形态选择,从而提示如何合适控制定向凝固工艺参数;在大温度梯度下和在侧向约束条件下的定向凝固,首次发现存在一个无(γ+γ′)共晶区和TiC的上浮现象;在加快冷却速度时,还发现从未报导过的TiC的奇异形态以及其它一些亚稳相。     

镍基高温合金多叶片定向凝固过程数值模拟

建立了基于Monte Carlo法的射线追踪模型,并用来动态处理定向凝固抽拉过程中多叶片间以及叶片与加热炉间的辐射换热过程.模型中考虑了抽拉速度、加热炉几何尺寸等影响,研究了2种抽拉速度下的温度分布.得到的温度采样点冷却曲线与实际冷却曲线进行了对比并得到了较好的结果.多叶片条件下,冷却区叶片靠近炉壁的温度低于同一水平线上靠近炉腔中心部分的温度.抽拉速度为7.0 mm/min时等温线的斜率高于抽拉速度为4.5 mm/min时的斜率.炉腔的几何尺寸对凝固过程温度分布有重要影响.     

定向凝固镍基高温合金的高温蠕变

研究了一种定向凝固镍基高温合金在870℃,330—420MPa应力下的高温拉伸蠕变性能．结果表明：蠕变曲线表现了较短的减速蠕变阶段和较长的加速蠕变阶段,其蠕变变形机制为位错在第二相粒子间的Orowan弯曲过程,而不是由扩散过程所控制加速蠕变阶段蠕变速率的起始增加是显微组织发生变化（γ’相的定向粗化）的结果,而不是蠕变裂纹的形成与扩展．蠕变断裂数据符合MonkmanGrant关系．最终的断裂过程受控于蠕变裂纹的扩展速度     

镍基高温合金粉末颗粒的凝固组织研究

本文按粒度分级研究了PGH95镍基高温合金粉末颗粒的显微组织和析出相。随着粉末颗粒尺寸减小,冷却速度增加,颗粒的凝固组织从树枝晶为主的方式逐渐转变为胞状晶为主方式。主要析出相为MC型碳化物,其形态随颗粒尺寸不同而呈多样性。还发现少量硼化物,Laves相和一次γ′相,它们往往与MC碳化物伴生存在,粉末颗粒中相析出特征与其成分,凝固条件、显微组织密切相关。     

INVESTIGATION OF RAPID DIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF AL-BASED IMMISCIBLE ALLOYS Ⅲ. EFFECT OF SOLID/LIQUID INTERFACE

分析了难混溶合金凝固过程中作用在凝固界面前沿液滴上的力,建立了液滴与凝固界面相互作用行为的动力学判据.结合实验,探讨了固/液界面与液滴间相互作用对Al-Bi基难混溶合金凝固组织演变的影响.结果表明,在界面排斥和Marangoni力共同作用下,较小尺寸的富Bi液滴被凝固界面排斥并富积在凝固界面前沿.当凝固界面为枝晶/胞状晶时,临界尺寸的富Bi液滴与界面发生部分捕获,凝固后形成"蝌蚪"型的富Bi粒子;尺寸较小的富Bi液滴被捕获在枝晶/胞状晶间,凝固后富Bi粒子分布于晶界和三叉交角处.     

STUDY ON HOT CORROSION RESISTANCE OF A NEW DIRECTIONAL SOLIDIFICATION Ni–BASED SUPERALLOY

研究了新型定向凝固镍基高温合金DZ68的抗热腐蚀性能, 并与K438合金进行了比较. 结果表明: 热处理态DZ68合金组织中几乎没有(γ+γ') 共晶, 碳化物尺寸小,其整体组织比较均匀; 在热腐蚀过程中发生比较均匀的腐蚀, 其外腐蚀层的腐蚀产物主要是(Ni, Co)Cr₂O₄, 内腐蚀层的腐蚀产物主要是Al₂O₃. 热处理态K438合金组织中存在较多的 (γ+γ'共晶和数量较多、尺寸较大的长条状碳化物, 组织均 匀性较差; 在热腐蚀过程中发生不均匀腐蚀, 其外腐蚀层的腐蚀产物主要是NiO, 内腐蚀层的腐蚀产物主要是CrS.两种合金中Ti元素的偏析有促进其它元素偏析的倾向, 使合金组织的均匀性恶化,热腐蚀均匀性变差. 在本实验条件下, DZ68合金的抗热腐蚀性能略好于K438合金.     

镍基双晶高温合金定向凝固过程中的竞争生长

研究了镍基双晶高温合金定向凝固过程中的竞争生长.实验结果表明：当原始籽晶一次枝晶方向均平行于热流方向且二次枝晶取向不同时,定向凝固过程中双晶共存,但双晶的界面存在波动,抽拉速率对其影响不大.当原始籽晶一次枝晶([001])异面并保持其中一组二次枝晶取向([010]相同时,双晶竞争生长过程是一个三维竞争生长过程.晶粒竞争...     

凝固速率对定向凝固合金DZ22枝晶臂间距和枝晶偏析的影响

采用新研制的超高梯度定向凝固装置，研究了不同凝固速率下定向凝固高温合金ＤＺ２２枝晶臂间距和枝晶偏析。结果表明，冷运速率增大，枝晶臂间距显著细化，枝晶偏析被强烈抑制。当冷运速率为５２．４Ｋ．ｓ＾－１时，一次、二次枝晶臂间距λ１和λ２分别为２８．８和８．４μｍ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｗ等元素的偏析比均趋近于１。     

定向凝固镍基高温合金DZ17G的循环蠕变行为

本文研究了两种方式载荷循环（矩形波和锯齿波）对定向凝固镍基高温合金ＤＺ１７６Ｇ高温蠕变行为的影响。结果表明,与恒载荷静态蠕变相比,载荷循环并不影响蠕变塑性,但降低了蠕变寿命,蠕变寿命的降低程序近拟与载荷循环粢九成正比,且矩形载荷循环比锯齿波载荷循环效果更为明显。提出载荷循环导致蠕变寿命的降低与载荷变化引起的滞弹性效应无关,而是蠕变变形加速的结果。在载荷降低时,蠕变阻力的松弛导致在随后加载期间,试样