高梯度定向凝固技术及其在高温合金制备中的应用

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作   者：

刘林;  孙德建;  黄太文;  张琰斌;  李亚峰;  张军;  傅恒志; 

作者机构：

西北工业大学凝固技术国家重点实验室; 

关键词：

高温合金;  力学性能;  温度梯度;  定向凝固;  液态金属冷却; 

期刊名称：

金属学报

基金项目：

高温金属材料晶体生长取向选择机理与控制
抗热腐蚀单晶高温合金的热腐蚀及长时蠕变机理研究
热、电、磁、力协同作用下组织演变及缺陷控制
基于γ′相孪晶化镍基单晶高温合金高温低应力蠕变行为及机制
新型镍基高温合金组合设计与全流程集成制备
新型钴基和铌硅基高温合金高通量设计/制备集成与示范

i s s n：

0412-1961

年卷期：

2018 年 05 期

页   码：

615-626

摘   要：

工业燃机用大型复杂定向或单晶叶片制备的需求,对传统的高速凝固(HRS)定向凝固技术提出了挑战,以液态金属冷却法(LMC)为代表的高梯度定向凝固技术迎来了发展机遇。本文总结分析了高梯度定向凝固技术的工作原理、所制备铸件的组织特点、以及其对凝固缺陷、固溶热处理、力学性能的影响。高梯度定向凝固技术提高了铸件内的温度梯度和冷却速率,因而能够显著减小一次及二次枝晶间距、碳化物、共晶和铸态孔洞尺寸,降低了共晶和铸态孔洞的含量;并降低了热处理过程中固溶孔的含量和元素的残余偏析;该技术还有效抑制雀斑缺陷,提高杂晶形成的临界抽拉速率,减小晶粒取向偏离。高梯度定向凝固技术能够显著提高高温合金的持久性能,但对于单晶合金在高温下提高幅度较小,低周与高周疲劳性能均明显提高,且降低了数据分散度,但在氧化条件下改善幅度减小。