张龙飞,燕 平,赵京晨,曾 强,韩凤奎

(钢铁研究总院,北京 100081)

凝固方向对单晶高温合金枝晶组织的影响

张龙飞,燕 平,赵京晨,曾 强,韩凤奎

(钢铁研究总院,北京 100081)

用籽晶法制备了沿不同晶体取向凝固的镍基单晶高温合金试样,研究了单晶中枝晶形貌和一次枝晶臂距随凝固取向的变化规律。结果表明:凝固方向偏离[001]取向小于15°时,枝晶排列比较规则,一次枝晶臂距随偏离角度增大而减小;偏离角度为25°时,部分二次枝晶臂阻断了相邻一次枝晶干的生长,导致一次枝晶臂距增大。沿[011]和[111]取向凝固的单晶中由于分别存在2个和3个择优生长的枝晶干,发展出了复杂的枝晶形态。

镍基单晶高温合金;凝固方向;枝晶形态;一次枝晶臂距

通过定向凝固工艺铸造的单晶高温合金由于具有优异的抗蠕变性能和抗疲劳性能,如今在航空发动机,尤其是涡轮叶片上的应用十分广泛[1,2]。然而单晶高温合金并非一般意义上的单晶,在定向凝固时,由于元素偏析造成的成分过冷将导致树枝晶的形成[3]。枝晶形态以及枝晶臂距是影响合金组织中的溶质元素偏聚以及枝晶间第二相尺寸和共晶相数量的重要因素,因而对合金性能存在影响。对于同一成分的合金,定向凝固组织中的一次枝晶臂距λ1由凝固速率R和凝固界面温度梯度GL控制,通常表示为λ1对于大多数高温合金而言,m≈ -0.25,n≈-0.5[6-8]。然而由于枝晶生长具有鲜明的晶体学特征,定向凝固方向的晶体学取向将影响枝晶形态以及枝晶间距。……