籽晶法生长高温合金单晶凝固界面研究

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1、24材料工程/2007年11期籽晶法生长高温合金单晶凝固界面研究SolidificationInterfaceinGrowthofSingleCrystalSuperalloysbySeedingTechnique1,2222赵乃仁,李金国,刘金来,王志辉,22211,2金涛,孙晓峰,管恒荣,杨洪才,胡壮麒(1东北大学,沈阳110004;2中国科学院金属研究所,沈阳110016)1,222ZHAONa-iren,LIJin-guo,LIUJin-lai,2222WANGZh-ihui,JINTao,SUNXiao-feng,GUANHe

2、ng-rong,11,2YANGHong-cai,HUZhuang-qi(1NortheasternUniversity,Shenyang110004,China;2InstituteofMetalResearch,ChineseAcademyofSciences,Shenyang110016,China)摘要:研究了籽晶法生长单晶高温合金中固液界面的演变规律。实验结果表明:在籽晶法生长高温合金单晶的起始过程中,凝固系统经非稳态自组织过程达到稳态生长,凝固界面经历了由平界面)胞状界面)枝晶界面的转化过程,胞枝晶间距根据凝固参数及初始形态

3、自行调整,其调整模式主要有竞争淘汰、尖端开裂和高次分枝三种。在生长起始端存在着籽晶与单晶的融合区,融合区的成分取决于籽晶成分和单晶成分。关键词:单晶高温合金;晶体生长;籽晶;固液界面中图分类号:TG132132文献标识码:A文章编号:1001-4381(2007)11-0024-04Abstract:Theevolutionofsolid/liquidinterfaceduringsinglecrystalsuperalloygrowthbyseedingtechniquewasinvestigated1Theexperimentres

4、ultsshowsthatthesinglecrystalsuperalloygrowthstartedfromthetopofseedsandthemicrostructureunderwentthetransformationfromtheunsteadyself-organizedtostablestate1Solid/liquidinterfacechangedfromplanartocellular,thentodendrite1Primaryarmspacingofcellularanddendritecrystalwasm

5、odifiedbysolidificationparametersandin-itialmorphology1Threetypesofadjustedmodelincludingcompetitionselection,tipsplitandhighor-derbranchingofdendritecanbeidentified1Fusionzoneoccurredbetweenseedsandsinglecrystalinstartergrowth1Thecompositionofmushyzonedependedonthechemi

6、calcompositionofseedsandthesinglecrystalsuperalloy1Keywords:singlecrystalsuperalloy;crystalgrowth;seed;solid/liquidinterface镍基单晶高温合金具有优良的高温性能,是目前向的2倍,即使在1000~1100e的高温下,单晶合金制造先进航空发动机和燃气轮机叶片的主要材的持久性能仍然明显地具有各向异性,31114取向的持[1,2]料。单晶高温合金具有显著的各向异性,不同晶久强度比30014取向高10%~15%以上,持久寿命高

7、3体取向的弹性模量、热疲劳性能、蠕变性能等具有数十倍,30114取向持久强度最低。因此,研究单晶高温合[3]倍的差异,例如N-i618A-l1318Mo-6W合金31114晶金的各向异性,对充分发挥单晶合金性能潜力非常重向在980e,280MPa条件下的断裂寿命是30014晶向要。要获得较大尺寸且具有不同取向的单晶体,籽晶[7,8]的9倍,产生1%蠕变的时间是30014晶向的41倍。法是一种非常有效的制备工艺之一。在籽晶法生[4]CMSX-2在760e,750MPa条件下30014晶向的应长单晶过程中,籽晶和熔融高温合金液相之间的相互力

8、断裂寿命是30114和31114晶向的20倍以上,作用即固液相界面演变机制对能否成功生长单晶体有PWA1480[5]不同取向的变形机制不同,31004取向为着决定性的作用。因此,研究籽晶法生长单晶凝固界八面