单晶高温合金定向凝固雀斑形成倾向液相密度差判据

提出并采用合金熔体与枝晶间液体在液相线温度的密度差值用于预测单晶雀斑形成倾向。采用高速凝固工艺（HRS）及籽晶法制备一次枝晶取向为[001]的单晶高温合金试棒,统计了不同合金的雀斑平均总长度及一次枝晶间距,测量了不同合金的凝固温度区间及枝晶间区域成分,利用JMatPro软件计算母合金成分与枝晶间区域成分随温度变化的密度值。结果表明：不同成分单晶高温合金一次枝晶间距及合金凝固区间差别较大,一次枝晶间距与凝固温度范围与雀斑形成倾向不呈现线性关系;合金熔体（成分与母合金成分相同）与枝晶间液体（成分与枝晶间区域成分相同）在液相线温度的密度差与雀斑形成倾向呈较好的线性关系,采用该液相密度差值可以预判雀斑形成倾向大小。     

新型镍基抗热腐蚀长寿命定向凝固高温合金的显微组织

本文对一种新型镍基抗热腐蚀长寿命定向凝固合金的显微组织进行了研究，对铸态及热处理态各组成相的分布和形态作了分析说明．     

电子束诱导定向凝固过程中晶体形貌对杂质分布的影响

产业条件下,利用电子束诱导定向凝固技术提纯多晶硅实现晶硅尾料的循环再利用,在硅锭中包括类单晶和柱状晶两种晶体形貌。与多晶区域相比,类单晶区域电阻率和少子寿命等电学性能分布比较均匀,铁杂质的含量分布也较均匀,其质量百分数平均值为0.000031%。电子束诱导定向凝固过程中类单晶的出现,不仅可以保证铸锭提纯区金属杂质成分均匀,而且可以进一步促进杂质向铸锭顶部富集,铸锭顶部的铁杂质含量高达0.101%。因此,利用电子束诱导类单晶生长成为可能,促进金属杂质的去除,为循环硅料的再生提供途径。     

激光熔敷合金层的组织结构和凝固过程

运用ＳＥＭ，Ｘ射线衍射仪，ＴＥＭ等先进设备，对不同成分合金激光熔敷层到基体显微组织形貌的连续变化，熔敷层的相结构，取向关系和微观缺陷进行了深入系统的研究，根据试验结果和凝固理论，探讨了激光熔敷层的凝固过程，研究结果可以作为激光熔敷技术深入研究和发展的参考。     

强制对流影响下Fe?C合金定向凝固微观组织的相场法研究

定向凝固技术能够获得特定柱状晶结构,对于优化合金轴向力学性能具有非常显著的效果。本文采用耦合流场的相场模型模拟了定向凝固过程中枝晶的生长过程,研究了各向异性系数、界面能对定向凝固枝晶生长的影响以及强制对流作用下枝晶的生长行为。数值求解过程中,选用基于均匀网格的有限差分方法对控制方程进行离散,实现了格子中标记点算法（MAC）和相场离散计算方法的联合求解。处理微观速度场和压力场耦合时,采用MAC算法求解Navier-Stokes方程和压力Poisson方程,采用交错网格法处理复杂的自由界面。结果表明:随着各向异性系数的增大,枝晶尖端生长速度增大,曲率半径减小,枝晶根部溶质浓度逐渐降低;随着界面能的增大,枝晶尖端曲率半径增大,当界面能为最大（0.6 J·m?2）时,凝固呈现平界面的凝固方式向前推进;强迫对流对定向凝固枝晶生长方向影响较大,上游方向定向凝固枝晶粗大且生长速度更快,其现象随流速的增大而愈加明显。      

Re和Cr变化对定向高温合金凝固和偏析的影响

采用真空熔炼和定向凝固技术制备不同Re和Cr含量的定向试棒.利用差热分析(DSC)研究不同Re和Cr含量定向凝固高温合金的凝固行为,利用扫描电镜(SEM)和电子探针(EPMA)研究合金组织和元素分布特征.研究发现Re含量的增加对合金的固/液相线温度影响不大,Cr含量的增加降低了合金的固/液相线温度;随着Re含量增加,加...     

一种定向凝固镍基铸造高温合金的物理化学相分析

系统研究了一种定向凝固镍基铸造高温合金的物理化学相分析方法。对3种热处理制度下的试验合金中各析出相的结构、化学组成和含量及γ′相+微量相的粒度分布进行了测定,揭示了该合金中析出相在不同状态下的变化规律。该合金的析出相为:γ′,(Ti,Nb)C,HfC,M23C6,W3.2Cr1.8B3,WB,M6C(痕)等,没发现μ和M3B2相析出。粒度分布结果表明,在900℃时效3 000 h,γ′相略有长大。     

循环热处理对定向凝固DZ417G高温合金组织和力学性能的影响

研究了镍基定向凝固高温合金DZ417G经多次循环热处理后的微观组织、力学性能和断裂方式的变化规律.随着循环热处理次数的增加,基体上较大的γ'强化相的数量降低,弥散的γ'相间距减小,合金室温硬度随之提高,900℃抗拉强度略微增大,拉伸塑性在3次循环热处理后有所下降.合金在980℃、216 MPa条件下的持久寿命随循环热处理次数的增加而延长,但循环热处理超过4次后,合金的持久寿命迅速下降.     

Zr对Fe-36Ni因瓦合金凝固组织和热塑性的影响

研究了Zr对Fe-36Ni因瓦合金组织和热塑性的影响及相关作用机制.结果表明：加入质量分数为0.081%Zr处理后,合金中形成了大量高熔点的ZrO₂颗粒;错配度计算表明,ZrO₂（001）面与合金基体的（001）面之间的错配度仅为0.77%,因此,ZrO₂可以作为有效的非均质形核核心,使柱状晶变短变细,等轴晶比例增加,凝固组织得到显著改善.温度低于1050℃时,Fe-36Ni因瓦合金热塑性较差,晶界强度较低及晶界滑移是其主要断裂机制;Zr通过细化晶粒来强化晶界、限制晶界的滑移和促进晶界的迁移,从而显著提高了合金950~1000℃的热塑性;温度高于1050℃,由于动态再结晶的出现,合金展现出了良好的热塑性.     

大直径单晶铜棒材的连续定向凝固制备

采用自制真空熔炼、氩气保护连续定向凝固设备成功制备出了大直径单晶纯铜棒材,研究了工艺参数对大直径连续定向凝固纯铜棒材凝固组织与表面质量的影响,分析测试了连续定向凝固大直径纯铜棒材的力学性能和电学性能.结果表明:在熔体温度1150～1180℃、结晶器出口温度750℃、冷却水量900 L·h^-1、冷却距离50mm以及拉坯速度9mm·min^-1时,可连续稳定地制备直径为φ16mm的表面光亮的单晶纯铜棒材.其抗拉强度128.52MPa,延伸率76.7%,导电率105.2%IACS,具有优良的力学性能和电学性能.     

定向凝固Fe-6.5%Si合金显微组织的EBSD分析

采用定向凝固方法制备了Fe-6.5%Si实验合金板,并进行了金相观察、X射线衍射分析,EBSD分析和磁性测定。结果表明,合金板由沿定向凝固方向（100）生长的粗大柱状晶所组成,柱状晶的平均截面直径约为3mm,柱状晶之间绝大部分为大角晶界,其余为少量小角晶界和重位点阵晶界。合金板具有强的立主织构并显示出优良的磁性能,其矫顽力只有3．45A／m,小于其他方法制备的Fe-6.5%Si合金。     

热处理对定向凝固CMSX-6合金组织及拉伸性能的影响

采用高速凝固法制备了CMSX-6镍基高温合金定向凝固试样。研究了热处理前后不同部位的显微组织和拉伸性能。结果表明,铸态试样先凝固部分比后凝固部分的枝晶组织更为细密,一次枝晶间距较小,共晶组织含量较少,而抗拉强度高,延伸率较小。热处理后初生相充分固溶形成了成分均一的组织,γ′相得到了明显的细化与均匀化,γ/γ′共晶也发生了溶解并存在固溶微孔。热处理略微提高合金的抗拉强度,但明显提高了合金的延伸率。试样断裂为脆性断裂,铸态为正断型断裂,热处理态为切断型断裂。     

新型高强抗热腐蚀定向凝固高温合金DZ409

在高温合金设计理论的指导下,综合考虑重型燃机叶片用耐热腐蚀定向凝固高温合金对持久强度、热腐蚀抗力、长期组织稳定性等多方面的要求,设计出 7 种成分的合金.通过热力学平衡相和电子空位数计算,优选3 种成分合金开展力学性能、抗热腐蚀、组织稳定性等研究,进行试验筛选工作,研制出新型抗腐蚀定向凝固高温合金 DZ409 合金.DZ409 合金具有良好的抗腐蚀性能、组织稳定性以及高的力学性能,可用作重型燃机的叶片材料.     

单向凝固Fe—C—Si共晶合金的组织与性能

本文研究了单向凝固Fe-C-Si共晶合金的凝固速度ν,对组织及纵向力学性能的影响,得出ν=2.0 μm/s时,抗拉强度和延伸率均出现峰值;考察了硅含量和基体组织对性能的影响,并分析了拉伸断口形貌。     

定向凝固合金DZ466在涂 NaCl/Na2 SO4盐条件下热腐蚀行为

采用涂Na Cl/Na2SO4盐方法研究了DZ466合金在850℃和950℃条件下热腐蚀行为.结果表明:合金的腐蚀层包括三个区域,最外层为(Ni,Co)O氧化物层,次外层为尖晶石结构氧化层(Ni,Co)Cr2O4,内层为内腐蚀层,850℃时该层为Ni3S2,而950℃时除Ni3S2外,在靠近次外层还形成内氧化Al2O3;在850℃和950℃时合金的热腐蚀机制相同,氧化膜连续性的破坏,是合金遭受热腐蚀的主要原因;热腐蚀增重曲线均符合抛物线规律,其速率常数分别为3.1×10-11g2·cm-4·s-1和1.5×10-9g2·cm-4·s-1,热腐蚀激活能分别为179.2 k J·mol-1和138.3 k J·mol-1.     

氩气雾化高温合金粉末的凝固组织特征

为深入了解高温合金粉末粒度细化对粉末涡轮盘性能的影响,对不同尺寸氩气雾化高温合金粉末的凝固组织特点进行了分析和研究.结果表明:AA粉表面和内部凝固组织主要为树枝晶和胞状晶组织,晶界和枝晶间分布少量富Ti、Nb的MC型碳化物.随着粉末尺寸的减小,冷却速率增大,组织从树枝晶向胞状晶转变,基体γ相晶面间距和点阵常数增加.小尺...     

短时超温对定向凝固DZ125合金微观组织和拉伸性能的影响

超温是航空发动机涡轮叶片一种常见的服役损伤形式,然而目前国内针对涡轮叶片用定向凝固高温合金在超温条件下的微观组织与力学性能的研究还比较有限。以定向凝固DZ125合金为研究对象,研究了DZ125合金在1100～1270℃温度范围内热处理3 min～2 h的微观组织退化规律,并开展了1100～1240℃温度范围内的拉伸性能测试。结果表明:1100～1230℃温度范围内γ′相短时间便大量溶解,温度超过1160℃时仅5 min后γ′相体积分数便进入稳定状态。随着超温温度升高,γ′相溶解加剧,直至1230℃下枝晶干γ′相完全溶解。温度超过1240℃时残余共晶γ′相开始回溶,1245℃时富Hf元素的MC₂碳化物发生初熔。同样超温热暴露参数下空冷后的γ′相体积分数比水冷样品高约10%。由于超温导致的γ′相大量溶解,使得DZ125合金的拉伸屈服强度从1100℃下的129 MPa降到了1240℃的7 MPa,抗拉强度则从168 MPa降到了24 MPa。超温使得DZ125合金微观组织迅速退化,进而导致力学性能的大幅度降低。     

一种镍基单晶高温合金的显微偏析行为

研究了一种新型镍基单晶高温合金DD98铸态组织的显微偏析行为.实验结果表明,当合金以枝晶凝固时,组织中存在显微偏析.其中元素Mo、Cr、Ti、Ta、Al在枝晶间富集,Ti、Mo、Ta、Cr的偏析较为严重,Al的偏析程度相对小一些,Ni、Co、W为枝晶干偏析元素,其中W的偏析最为严重;共晶中富集Al、Ta、Ti、Ni,贫Co、W、Cr、Mo.凝固速率对枝晶偏析有显著的影响.随着抽拉速率的增加,元素Al、Mo、Co、Ti的偏析程度增加,而Ta的偏析程度降低,其它元素的偏析程度变化不大.     

BaZrO3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金的微观组织研究

采用BaZrO_3复合型壳定向凝固Ti-46Al-8Nb合金。通过扫描显微镜、金相显微镜和XRD等手段分析了BaZrO_3耐火材料与金属熔体之间的界面情况、熔体通过螺旋选晶器后的晶粒数目和片层变化、晶臂与枝晶干的夹角以及凝固后Ti-46Al-8Nb合金的组织形貌。结果表明,BaZrO_3复合型壳与Ti-46Al-8Nb合金之间存在约为10μm的扩散层;在抽拉速度7.7 mm/min、温度1 550℃条件下,Ti-46Al-8Nb合金的初生相为α相以及β相,经过定向凝固后的微观组织为γ+α_2片层、γ相以及B2相;在定向凝固过程中,螺旋选晶可以明显使晶粒数目减少,但是对片层间距的大小无影响。