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1、专题综述REVIEW定向凝固技术的发展与应用ProgressandApplicationofUnidirectionalSolidificationTechnology1,211汤国兴毛卫民刘永峰(1.北京科技大学,北京100083;2.景德镇陶瓷学院,江西景德镇333001)摘要:定向凝固技术可使材料凝固组织按特定方向排列,获得定向及单晶组织结构,从而大大改善材料的力学和物理性能。综述了传统定向凝固技术的发展,对几种新型定向凝固技术以及连续定向凝固技术进行了评述。从定向凝固技术的演化过程看,是温度梯度不断提高,冷却速度不断加快的过程。介绍了定向凝固技术在材料制备中的应用。关键词:定向
2、凝固技术;温度梯度;材料制备中图分类号:TG249.9;文献标识码:A;文章编号:1006-9658(2007)02-6Abstract:nidirectionalsolidificationtechnologiesenablethesolidificationstructureofmaterialstoputinorderalongaspecificdirection,namelyastheunidirectionalorsinglecrystalstructure,whichcouldim-provescientificallymechanicalandphysicalproper
3、tiesofmaterials.Theprogressoftraditionalunidirec-tionalsolidificationtechnologiesaregeneralized.Therecentlydevelopednewkindsofunidirectionalsolid-ificationtechnologiesandcontinuousunidirectionalsolidificationtechnologiesarealsoreviewed.Itisahistoryofimprovedtemperaturegradientandpromotedcoolingr
4、atefromtheaspectofunidirectionalso-lidificationtechnologyevolution.Andtheapplicationsofunidirectionalsolidificationtechnologyinmaterialpreparationareintroduced.Keywords:Unidirectionalsolidification,Temperaturegradient,Materialpreparation1引言迅速的发展。材料制备与加工技术的发展,既对新材料的研究开发、应用和产业化具有决定性的作用,同时可有2定向凝固技术
5、的进展效地改进和提高传统材料的使用性能,对传统材料各种热流能被及时导出是定向凝固过程得以实产业的更新改造具有重要作用。定向凝固技术最初现的关键,也是凝固过程成败的关键。获得并保持单[4]是在高温合金的研制中建立和完善起来的,在用于向热流是定向凝固成功的重要保证。伴随着对热流燃汽涡轮发动机叶片的生产中,所获得的具有柱状控制(不同的加热、冷却方式)技术的发展,传统定向[5][6]乃至单晶组织的材料具有优良的抗热冲击性能、较凝固技术经历了发热剂法、功率降低法、高速凝固[7][8][9]长的疲劳寿命、较高的蠕变抗力和中温塑性,因而提法、液态金属冷却法、流态床冷却法等多种方法高了叶片的使用寿命和
6、使用温度,成为当时震动冶的发展。传统定向凝固工艺的主要缺点是冷却速度[1]金界和工业界的重大成果之一。定向凝固技术除用慢,这样就使得凝固组织有充分的时间长大、粗化,于高温合金的研制外,还逐渐推广到半导体材料、磁以致产生严重的枝晶偏析,限制了材料性能的提高。[2]性材料、复合材料等的研制中。同时,由于在定向凝造成冷却速度慢的主要原因是凝固界面与液相中最固过程中温度梯度和凝固速率这两个重要的凝固参高温度面距离太远,固液界面并不处于最佳位置,因数能够独立变化,所以也成为了凝固理论研究的重此所获得的温度梯度不大,这样为了保证界面前液[3]要手段。因此,定向凝固技术自其诞生以来得到了相中没有稳定
7、的结晶核心的形成,所能允许的最大凝固速度就有限。为了进一步提高定向凝固过程中收稿日期:2006-11-20的温度梯度,从而提高凝固速度,最终提高材料的性文章编号:2006-195能,研究者在传统定向凝固技术的基础上,吸收了其作者简介:汤国兴(1968-),男,副教授,博士研究生。E-mail:GuoX-ingTang68@163.com它凝固技术如快速凝固等的优点,开发出了一些新中国铸造装备与技术2/200711专题综述REVIEW的定向凝固技
