肖志霞郑立静杨莉莉闫洁张虎
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00308
利用定向凝固方法研究了在1580和1650℃加热温度下Ti-47Al-2Cr-2Nb合金不同片层取向的晶粒竞争生长规律. 显微组织分析表明, 合金初生相为β相,随后发生包晶反应形成α相, 并在β→α转变时α相依附已有β相形核, 12种α变体中仅形成了一种特定取向的α变体,两相区平均温度梯度由40 K/cm增大至160 K/cm, 从而使凝固界面形态由柱状树枝晶转变为胞状树枝晶. 在排除切割面影响的前提下, 对γ片层取向的演变过程进行了分析. 结果表明, 在1 mm/min的抽拉速度下, 温度梯度为40 K/cm(加热温度为1580 ℃) 时, 与生长方向呈74°左右的柱状晶逐渐淘汰其他与生长方向约呈45°的晶粒; 提高温度梯度至160 K/cm (加热温度为1650 ℃) 时, 与生长方向呈74°左右的柱状晶逐步淘汰其他与生长方向约呈90°的晶粒而生长占优. 晶体取向计算表明, 在本实验条件下β枝晶倾向于沿<110>β方向择优生长, 提高温度梯度 使β枝晶沿<110>β方向择优生长趋势增强, <001>β等其他取向枝晶被更快淘汰.
关键词:
TiAl基合金
,
directional solidification
,
lamellar orientation
,
preferred growth
闵志先沈军冯周荣王灵水刘林傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00305
采用定向凝固技术结合液淬法对DZ125合金平界面和枝晶生长条件下溶质的偏析行为进行了研究, 通过EPMA定量测定γ基体中各元素的溶质含量和淬火平界面两侧固相和液相中的溶质含量, 分别获得了溶质再分配后固相中的溶质分布状态及溶质分配系数. 结果表明, 平界面生长条件下,液相中的熔体流动使溶质再分布始终处于非稳态. Al, Ti, Ta, Mo和Ni元素的溶质分配系数小于1; 而W, Cr和Co元素的溶质分配系数大于1, 溶质分布状态满足Scheil模型. 枝晶与平界面生长的溶质偏析行为基本一致, 然而,固相反扩散显著降低了枝晶生长过程中的溶质偏析.
关键词:
镍基高温合金
,
solute partition coefficient
,
segregation
,
directional solidification
骆良顺张宇民苏彦庆王新郭景杰傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00485
利用电阻加热和感应加热Bridgman定向凝固系统对非小平面包晶系模型合金Fe-Ni合金进行系统的定向凝固实验研究, 探索2种常规定向凝固条件下对流对包晶合金定向凝固过程中带状组织和宏观偏析的影响规律.发现在高G/V定向凝固过程中, 对流使包晶合金定向凝固过程中轴向和径向形成严重的宏观偏析, 从而使组织演化异常复杂且难以达到稳态.轴向宏观偏析体现在有限长试样从定向凝固开始至凝固结束都将发生初生相向包晶相的转变过程, 转变过程受合金成分和对流强度影响.径向宏观偏析体现在试样心部贫溶质易形成初生相, 边缘富集溶质易形成包晶相, 在径向上也存在初生相向包晶相的转变过程.
关键词:
包晶合金
,
directional solidification
,
convection
,
segregation
,
banding structure
肖璇谢亿郭建亭
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2009.00668
通过液态金属冷却技术制备了名义成分为Ni-30.4Al-34Cr-4.3Mo-0.1Hf-0.05Ho(原子分数, \%)的定向合金. 定向凝固工艺消除了普通铸造合金中的初生Cr(Mo)相, 获得了共晶组织. 随抽拉速率从8 mm/min提高到15 mm/min, 合金中的共晶胞尺寸从115 μm减小到85 μm, 共晶胞间距变窄, 胞间混乱区减少. 与普通铸造相比,定向凝固工艺能提高该共晶合金的室温、高温拉伸强度, 高温拉伸塑性以及室温断裂韧度,并且定向合金的上述力学性能随抽拉速率增大而增大.
关键词:
NiAl合金
,
directional solidification
,
microstructure
,
mechanical property
闵志先沈军王灵水冯周荣刘林傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2010.00185
采用液态金属冷却(LMC)定向凝固技术, 对镍基高温合金DZ125在凝固速率为1.5 μm/s的条件下其平界面生长的微观组织演化规律进行了研究. 结果表明: 凝固组织演化经历3个不同的阶段, 当凝固分数fs<0.26时, 为单相γ组织, 基体中零星分布着细小的颗粒状的未熔HfC; 当0.26<fs<0.86时, 为γ/MC共生组织, MC为纤维状或者板片状; 当fs>0.86时, 为 γ/γ´共晶组织和分布于其中的粗大块状$M$C. EPMA结果表明: Al, Ti, Ta和Mo含量随fs的增大而增大; 而W, Cr和Co含量随fs的增大而减小. 分析指出, 凝固组织转变是由于溶质再分配产生的宏观溶质分布不均匀造成的.
关键词:
镍基高温合金
,
directional solidification
,
microstructure
,
solute distribution
高斯峰刘林王柠赵新宝张军傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00144
采用选晶法在改进的Bridgman定向凝固炉上进行镍基单晶高温合金DD3定向凝固实验,研究了选晶法制备镍基单晶高温合金过程中晶粒组织演化和螺旋选晶行为, 采用电子背散射衍射(EBSD)技术对晶粒的竞争过程进行分析. 结果表明,选晶器引晶段的主要作用是优化晶粒取向, 获得取向良好的<001>定向凝固组织. 在距激冷板36.1 mm处, 90%的<001>取向晶粒与轴向偏离小于10°, 只有很少的晶粒取向与轴向偏离大于12°. 螺旋选晶段的主要作用是确保只有一个晶粒进入型腔, 在选晶段沿螺旋方向攀旋一周时就可获得单晶组织. 选晶过程中, 远离选晶器螺旋通道内侧的晶粒由于受到螺旋通道较强的几何约束, 进而被靠近螺旋通道内侧的晶粒所淘汰. 螺旋选晶器的狭窄通道对枝晶生长的阻碍作用是实现螺旋选晶的主要原因.
关键词:
镍基单晶高温合金
,
spiral shape grain selector
,
directional solidification
,
grain selection
杨初斌刘林赵新宝刘刚张军傅恒志
金属学报
doi:10.3724/SP.J.1037.2011.00142
采用液态金属冷却(LMC)高温度梯度定向凝固炉制备<001>和<011>取向的DD407单晶高温合金, 研究了晶体取向对枝晶间距和微观偏析的影响. 结果表明, 晶体取向对单晶高温合金的枝晶间距和微观偏析有明显的影响. 枝晶间距随着<001>取向偏差角的增加而增加,但随<011>取向偏差角的增加而减小,且<011>取向的枝晶间距因为侧枝的分枝而明显大于<001>取向. 成分分析表明, 在不同取向的单晶中, Al,Ti和Ta富集于枝晶间, 是正偏析元素, 而W严重富集于枝晶干, 为负偏析元素,当<011>取向平行轴向时元素的偏析程度最轻.
关键词:
晶体取向
,
Ni–based single crystal superalloy
,
dendrite arm spacing
,
microsegregation
,
directional solidification
