In718合金凝固过程中偏析和二次枝晶角度对糊状区Rayleigh数的影响

用扫描电镜和能谱仪研究分析了Inconel 718合金定向凝固过程中枝晶间的偏析和二次枝晶角度对合金Rayleigh数的影响。结果表明,Inconel 718合金凝固过程中的主要偏析元素是Nb和Mo,合金的Rayleigh数在液相线下10℃值最高,形成黑斑趋势最大;Inconel 718合金糊状区内,二次枝晶角度对Rayleigh数值具有显著的影响。     

两种Ni-Cr-Co基高温合金的凝固偏析及其对Rayleigh数的影响

利用SEM和EDAX研究了2种Ni-Cr-Co基高温合金GH742和GH738凝固过程中组织、液相成分变化,用图像分析软件测定了各温度下的液相分数,并计算了2种合金凝固过程中液相密度差和相对Rayleigh数变化。结果表明,GH742凝固过程中主要是Cr、Co和Nb的偏析,GH738合金凝固过程中主要是Cr、Co和Ti的偏析;GH742和GH738合金凝固过程中都存在着液相密度反转,后者密度差的绝对值较大;GH738合金相对Rayleigh数绝对值的最大值是GH742的3.5倍,凝固时更易形成黑斑。     

高梯度快速定向凝固下DZ22高温合金的显微偏析

利用超高梯度快速定向凝固装置，对ＤＺ２２合金在快速定向凝固下的枝晶组织和显微偏析进行了研究。实验结果表明：快速定向凝固的一次枝晶间距和二次枝晶间距及冷却速率随凝固速率变化有一极值。在凝固速率８１５μｍ／ｓ时，枝晶间距（λ１，λ２）为最小，而冷却速率为最大。各元素显微偏析程度随冷却速率增大而减小。除Ｈｆ元素外，在最大冷却速率５４℃／ｓ（Ｒ＝８１５μｍ／ｓ）时，其余元素的偏析比均趋于１     

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。     

高温合金Inconel718、Inconel706和Inconel706M电渣重熔组织均匀性

对比研究了高温合金Inconel 718、Inconel 706和Inconel 706M电渣重熔铸锭的枝晶组织和析出相差异。结果表明,在3种高温合金中,718铸锭中心区域的枝晶间距与边缘区域的差值最小,并且主要偏析元素Nb和Ti在铸锭中心的偏析率与边缘的差异也最小,718铸锭的宏观组织均匀性最好;706M铸锭中心与边缘的枝晶间距差值最大,且铸锭中心的Nb元素偏析率与边缘的差异达到0.91%,铸锭宏观组织均匀性最差。718铸锭枝晶间易富集正偏析元素Nb和Mo,最高含量分别达到6.82%和3.01%;706、706M铸锭枝晶间最高Nb含量均低于4%,Ti元素含量最高均达到2%以上,同时706及706M铸锭组织中Nb的偏析率依然很大。706铸锭组织中Laves相最多,中心位置Laves相含量达到3.9%,边缘含量降低超过2%,分布不均匀;706M铸锭组织中Laves相最少,中心及边缘含量均低于2%,含量分布比较均匀。与718和706相比,706M铸锭中心区域的碳氮化物平均长度与边缘的差异最大,且组织中存在更少的针状相。     

不同冷却速率对GH4151高温合金定向凝固组织及元素偏析的影响

为了进一步降低合金凝固偏析程度和优化真空自耗冶炼(VAR)工艺,利用液态金属冷却法(LMC)对GH4151合金进行定向凝固实验,采用光学显微镜、扫描电镜及电子探针等研究了冷却速率对GH4151合金定向凝固组织及元素偏析的影响。结果表明：随着冷却速率的增加,一次枝晶间距λ₁及二次枝晶间距λ₂均逐渐减小,两者与冷却速率间满足相似的函数关系。而且,枝晶干及枝晶间γ′相尺寸也随冷却速率的增加逐渐减小,组织均匀性提高。对凝固组织元素成分分布的电子探针分析表明：GH4151合金主要偏析元素为W、Nb、Ti,偏离程度在20%以上,且3种元素显微偏析程度均随冷却速率的增加而加重,原因在于随着冷却速率增加,凝固前沿固相层可供溶质扩散的时间减少,扩散效果减弱。     

熔体过热处理对M963合金凝固偏析的影响

研究了熔体过热处理对M963铸造镍基高温合金凝固偏析的影响。结果表明，熔体过热处理对Al，Co和Ni的偏析影响不磊；1923K，5min熔体过热处理，使Ti，Nb和W的偏析增大，Mo和Cr的偏析减小。元素偏析程度的改变足由于合金熔体结构的变化引起的。     

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。     

镍基高温合金定向凝固斑点偏析的数值模拟研究

为了研究铸造高温合金中的斑点偏析，建立了描述多元合金凝固过程传输行为的数学模型。基于伪二元相图方法，模型给出了液相线温度与固相分数及液相多元溶质浓度的耦合关系式。利用该模型对Ni-5．8Al-15．2Ta（质量分数，％）合金铸锭的垂直定向凝固过程进行了模拟。结果表明：该模型能够反映多组元镍基高温合金凝固过程中斑点偏析的形成及发展过程。凝固界面前沿附近热-溶质双扩散对流引起的密度倒置，是诱发斑点偏析的主要原因。在糊状区中形成的偏析通道中，富集溶质从糊状区流向液相区，通道周围局部流动可以通过糊状区从液相区补充通道中的流动。凝固初期形成的通道不能稳定存在，多个通道合并促使局部凝固前沿优先生长，最终形成稳定的偏析通道。     

碳和硼对高铼含量的定向凝固镍基高温合金元素偏析行为的影响

研究元素碳和硼对含铼镍基定向柱晶高温合金相转变温度、元素偏析和碳化物析出相的影响。结果表明：随着碳含量的增加,液相线温度逐步降低,而碳化物的析出温度上升。硼的添加造成合金液相线温度、碳化物析出温度和固相线温度均下降。随着碳含量的增加,铼元素的偏析先增大后减小,而其它元素的偏析程度变化并不是很大。铼、钨、钽的偏析随硼的加入而逐渐增大。合金中碳化物的形态主要为汉字体状,碳化物数量随着碳含量的增加逐渐增大。添加硼元素的合金中析出的碳化物较不含硼元素的合金中析出的碳化物更加集中和粗大。     

Solute redistribution and Rayleigh number in the mushy zone during directional solidification of Inconel 718

The interdendritic segregation along the mushy zone of directionally solidified superalloy Inconel 718has been measured by scanning electron microscope (SEM) and energy dispersion analysis spectrometry (EDAX)techniques and the corresponding liquid composition profile was presented. The liquid density and Rayleigh number (Ra) profiles along the mushy zone were calculated as well. It was found that the liquid density difference increased from top to bottom in the mushy zone and there was no density inversion due to the segregation of Nb and Mo. However carbide formation in the freezing range and the preferred angle of the odentated dendrite array could prompt the fluid flow in the mushy zone although there was no liquid density inversion. The largest relative Rayleigh number appeared at 1,326℃ for Inconel 718 where the fluid flow most easily occurred.     

激光区熔定向凝固Gd5Ge4合金的相选择与组织特征

对具有包晶反应的Gd5Ge4金属间化合物进行激光区熔快速定向凝固实验,研究了Gd基磁致冷材料激光快速定向凝固过程中的相选择机制和显微组织特征.结果表明,激光区熔快速定向凝固后的Gd5Ge4合金具有明显的择优取向,合金在激光快凝条件下同时发生非晶化现象.GdsGe4合金定向凝固组织的片层间距随激光扫描速率的增加而减小,合金的凝固组织特征和激光扫描速率的关系符合J-H模型.     

Microstructure Development of Directionally Solidified Nb-Ti-Si Based Ultrahigh Temperature Alloy

Integrally directional solidification of an Nb-Ti-Si based ultrahigh temperature alloy was performed in an ultrahigh temperature and high thermal gradient furnace with the use of ceramic crucibles. The microstructural evolution with the withdrawing rate increasing during directional solidification was revealed. The integrally directionally solidified microstructure was composed of couple grown lamellar (Nbss+(Nb,X)5Si3) eutectic colonies and a few hexagonally cross-sectioned (Nb,X)5Si3 columns (X represents...     

定向凝固Nb-Ti-Si基超高温合金的组织与室温条件断裂韧性

采用真空自耗电弧熔炼法制备了Nb-Ti-Si基超高温合金的母合金锭,在2050℃的熔体温度下实现了合金的有坩埚整体定向凝固.测定了电弧熔炼态与定向凝固试样的室温条件断裂韧性,采用SEM,EDS等方法分析了凝固速率V分别为10,20和50 μm/s的整体定向凝固组织、单边切口梁弯曲试样的断口形貌及裂纹扩展路径,并讨论了其断裂机理.结果表明:合金的整体定向凝固组织主要由沿着试棒轴向挺直排列的横截面为多边形的初生(Nb,X)5Si3 (X代表Ti,Hf和Cr元素)棒与耦合生长的层片状Nbss/(Nb,X)5Si3共晶团(Nbss表示铌基固溶体)组成.整体定向凝固显著提高合金的室温条件断裂韧性KQ,且V=50μm/s时的最高,达16.1 MPa·m1/2,较电弧熔炼态试样的KQ提高了50.5％.定向凝固试样中Nbss与(Nb,X)5Si3沿垂直于受力方向的定向排列以及粗糙的Nbss产生的裂纹桥接和偏转,增大了裂纹扩展阻力,从而提高了合金的室温条件断裂韧性.     

新型抗燃气腐蚀长寿定向凝固合金的相分析

采用物理化学相分析方法,对一种新研制的抗燃气腐蚀长寿定向凝固合金的相作了定性和定量分析。结合相计算对γ′相的定量结果作了说明。     

定向凝固速率对Cu-7．9％Co包晶合金凝固组织的影响

对Cu-7．9％Co包晶合金不同定向凝固速率下的凝固组织进行了研究。结果表明：在定向凝固速率1μm／s～100μm／s下，随凝固速率的提高，初生α-Co相体积分数减少，使形态从定向生长的枝晶转变为等轴枝晶，相应地β-Cu包晶相的生长界面形态由平界面转变为枝状界面。利用最高界面生长温度假设，计算得到了凝固速率在0．55μm／s～5000μm／s范围内α-Co相领先于β-Cu相生长，与实验结果较为吻合；并当凝固速率大于5000μm／s时，β-Cu相的凝固界面生长温度高于α-Co而成为领先相，可以不通过包晶反应直接从熔体中凝固析出。     

时效温度对非平衡凝固K424合金析出相及硬度的影响

采用铜模喷铸与等温时效相结合的方法,研究了快冷K424高温合金的非平衡凝固组织及其沉淀相析出行为。结果表明,铜模喷铸合金组织发生了显著细化,二次枝晶间距相比铸态大幅降低,溶质偏析的减弱有利于抑制粗大碳化物及共晶组织形成。随铜模内径下降,枝晶形貌由无方向性等轴晶逐渐转变为择优生长的定向枝晶。经800~1000℃等温时效30min后,快冷合金的过饱和固溶体组织中开始析出γ′相。随时效温度提高,沉淀相尺寸及体积分数同时增加。900℃×30min时效后可获得大量细小均匀的球形γ′相,快冷合金的显微硬度(HV)高达478,相比原始非平衡态合金提高了13%。     

晶界状态对定向凝固Al—Cu和Renel25合金热裂倾向的影响

在ＨＲＳ定向凝固设备上进行了合金热裂试验,采用半定量方法评定了定向凝固Ａｌ－Ｃｕ和Ｒｅｎｅｌ２５合金热裂倾向。观察了合金的晶界,并分析讨论了其对合金热裂的影响。用晶界状态分析的结果与试验结果完全一致。证明了晶界状态对热裂纹的形成有重要影响,其影响包括对晶间结合力的破坏作用和对晶界凝固收缩的补偿作用。晶界状态对热裂影响的综合作用取决于晶界低熔点相的分布和数量。