定向凝固技术制取高温合金单晶铸件的思考

第1篇一、实验目的本次实验旨在研究定向凝固技术在金属材料制备中的应用，通过对单晶高温合金的定向凝固实验，探讨重力对合金凝固过程的影响，揭示合金凝固缺陷的形成机理，为航空发动机和燃气轮机叶片等关键部件的材料制备提供理论依据。

二、实验材料与设备1. 实验材料- 铝硅合金样品：由中国科学院金属研究所提供，用于定向凝固实验。

- 单晶高温合金样品：由中国科学院金属研究所提供，用于地面重力条件下的对照实验。

2. 实验设备- 定向凝固炉：用于在空间站内进行定向凝固实验。

- 显微镜：用于观察和分析样品的微观结构。

- X射线衍射仪：用于分析样品的晶体结构。

- 电子探针微分析（EPMA）：用于分析样品的化学成分。

三、实验方法1. 空间站定向凝固实验- 将铝硅合金样品放入定向凝固炉中，设置合适的温度梯度，进行定向凝固实验。

- 实验过程中，通过实时监测样品的温度、压力等参数，确保实验过程的顺利进行。

2. 地面重力条件下的对照实验- 将单晶高温合金样品放入定向凝固炉中，在地面重力条件下进行定向凝固实验。

- 实验过程与空间站实验相同，但需注意控制实验过程中的重力影响。

3. 样品分析与比较- 将空间站实验样品和地面对照实验样品分别进行微观结构、晶体结构和化学成分分析。

- 通过对比分析，探讨重力对合金凝固过程的影响，揭示合金凝固缺陷的形成机理。

四、实验结果与分析1. 微观结构分析- 空间站实验样品的微观结构显示，气泡表面较少，内部气泡较多。

- 地面对照实验样品的微观结构显示，气泡表面较多，内部气泡较少。

2. 晶体结构分析- 空间站实验样品的晶体结构与地面对照实验样品相似，但空间站实验样品的晶粒尺寸略大。

3. 化学成分分析- 空间站实验样品和地面对照实验样品的化学成分基本一致。

五、结论与讨论1. 结论- 重力对合金定向凝固过程有显著影响，导致空间站实验样品的气泡分布与地面对照实验样品存在差异。

- 通过对比分析，揭示了重力在合金凝固过程中的作用机理，为解决合金凝固缺陷问题提供了理论依据。

定向凝固技术及其应用1.定向凝固理论基础及方法定向凝固又称定向结晶，是指金属或合金在熔体中定向生长晶体的一种方法。

定向凝固技术是在铸型中建立特定方向的温度梯度，使熔融合金沿着热流相反的方向，按要求的结晶取向进行凝固铸造的工艺。

它能大幅度地提高高温合金综合性能。

定向凝固的目的是为了使铸件获得按一定方向生长的柱状晶或单晶组织。

定向凝固铸件的组织分为柱状、单晶和定向共晶3种。

要得到定向凝固组织需要满足的条件，首先要在开始凝固的部位形成稳定的凝固壳，凝固壳的形成阻止了该部位的型壁晶粒游离，并为柱状晶提供了生长基础，该条件可通过各种激冷措施达到。

其次，要确保凝固壳中的晶粒按既定方向通过择优生长而发展成平行排列的柱状晶组织，同时，为使柱状晶的纵向生长不受限制，并且在其组织中不夹杂有异向晶粒，固液界面前方不应存在生核和晶粒游离现象。

这个条件可通过下述措施来满足：（1）严格的单向散热。

要使凝固系统始终处于柱状晶生长方向的正温度梯度作用下，并且要绝对阻止侧向散热，以避免界面前方型壁及其附近的生核和长大。

（2）要有足够大的液相温度梯度与固液界面向前推进速度比值以使成分过冷限制在允许的范围内。

同时要减少熔体的非均质生核能力，这样就能避免界面前方的生核现象，提高熔体的纯净度，减少因氧化和吸氧而形成的杂质污染，对已有的有效衬底则通过高温加热或加入其他元素来改变其组成和结构等方法均有助于减少熔体的非均质生核能力。

（3）要避免液态金属的对流。

搅拌和振动，从而阻止界面前方的晶粒游离，对晶粒密度大于液态金属的合金，避免自然对流的最好方法就是自下而上地进行单向结晶。

当然也可以通过安置固定磁场的方法阻止其单向结晶过程中的对流。

从这三个条件我们可以推断，为了实现定向凝固，在工艺技术上必须采取措施避免侧向散热，同时在靠近固液界面的熔体中维持较高的温度梯度。

定向生长理论和它的应用很大程度上取决于先进定向凝固技术。

自从Bridgman和Stockbarger在20世纪20年达提出奠定了现代定向凝固和单晶生长技术基础的Bridgman定向凝固技术，定向凝固就被广泛运用于制备各种结构和功能材料。

单晶铸造是定向凝固中的一个特例…由一个柱状晶构成的铸件即单晶！！绪论航空发动机涡轮叶片的运行经验表明，大多数裂纹都是沿着垂直于叶片主应力方向的晶粒间界即横向晶界上产生和发展的。

因此消除这种横向晶界，则可大大提高叶片抗裂纹生长能力。

定向凝固就是基于这种设想对叶片铸件的凝固过程进行控制，以获得平行干叶片轴向的柱状晶粒组织。

柱状晶之间只有纵向晶界而无横向品界，这就是定向凝固的柱晶叶片，如果采取某些措施，只允许有一个晶粒成长的柱晶，从面消除了一切晶界，这就是单晶叶片。

由于定向凝固技术用于真空熔铸高温合金涡轮叶片，航空发动机的材料和性能有了极大的提高，特别是单晶叶片的性能和使用寿命比普通精铸叶片提高了许多倍，因此自70年代初期，定向凝固高温合金涡轮叶片开始应用以来，世界各先进的军用及民用航空发动机都普遍采用定向凝固或单晶铸造叶片。

1.定向凝固1.1定向凝固原理进行定向凝固以得到连续完整的柱状晶组织，必须满足以下两基本条件:(l)在整个凝固过程中，铸件的固一液相界面上的热流应保持单一方向流出，使成长晶体的凝固界面沿一个方向推进;(2)结晶前沿区域内必须维持正向温度梯度，以阻止其他新晶核的形成。

1.1.1定向凝固过程定向凝固时合金熔液注入壳型，首先同水冷底板相遇，于是靠近板面的那一层合金熔液迅速冷至结晶温度以下而开始结晶，但此时形成的晶粒，其位向是混乱的，各个方向都有。

在随后的凝固进行过程中，由于热流是通过已结晶的固体金属合金有方向性地向冷却板散热，且结晶前沿是正向温度梯度，根据立方晶系的金属及合金（Ni、Fe、Co等及其高温合金）在结晶过程中晶体<100>是择优取向，长大速度最快，从而那些具有<100>方向的晶粒择优长大，而将其他方向的晶粒排挤掉。

只要上述定向凝固条件保持不变，取向为<100>的柱状晶继续生长，直到整个叶片，如图1-1所示。

散热方向正温度梯度图1-1 晶体定向生长示意图1.1.2凝固参数定向凝固的结晶组织与凝固参数即温度梯度G和凝固成长速率R有密切关系。

定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺分析费孝顺发布时间：2023-05-31T05:19:50.109Z 来源：《中国电业与能源》2023年6期作者：费孝顺[导读] 航空定向薄壁空心叶片在运行过程中有时会出现保温能力不足，冷却速度偏低等问题，直接影响到航空发动机的稳定性。

而通过对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺的应用后，可使叶片表面温度得到有效控制。

基于此结合具体的实验方式，对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺进行分析研究。

根据具体的试验结果，从合金组织、合金性能以及合金元素三个方面展开讨论。

上海万泽精密铸造有限公司 201401摘要：航空定向薄壁空心叶片在运行过程中有时会出现保温能力不足，冷却速度偏低等问题，直接影响到航空发动机的稳定性。

而通过对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺的应用后，可使叶片表面温度得到有效控制。

基于此结合具体的实验方式，对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺进行分析研究。

根据具体的试验结果，从合金组织、合金性能以及合金元素三个方面展开讨论。

研究结果表明，通过对定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺的应用，可快速实现对合金叶片的修复热处理，对航空发动机产生较好的影响。

关键词：定向凝固；铸造高温合金；DZ125合金引言：随着我国航空航天事业的发展，定向凝固铸造高温合金得到了广泛的应用，成为航空发动机涡轮叶片与导向叶片的主要制作材料。

现如今随着航空发动机性能的不断提高，对于叶片散热性要求程度进一步加强，导致叶片内部结构更加复杂，周围壁厚越来越薄。

如果缺乏对表面温度的处理，会导致叶片出现晶界开裂的现象。

目前对于叶片的热处理，人们将目光放置在定向凝固铸造高温合金DZ125中，通过对该合金材料的应用，不仅保证了良好的力学性能，同时在铸造工艺性能以及薄壁性能方面有着绝对保障。

1.定向凝固铸造高温合金DZ125热处理工艺应用意义分析叶片作为航空发动机的关键组成部分，主要作用是控制好航空发动机的表面温度，使发动机能够在复杂环境下能够顺利运行。

DZ22定向凝固柱晶高温合金研究与分析-午虎特种合金技术部1、概述DZ22是镍基沉淀硬化型定向凝固柱晶高温合金，使用温度在1050℃以下，是我国同类合金中性能水平最高的合金之一。

合金具有良好的中、高温综合性能以及优异的抗冷热疲劳性能。

合金中含ω(Hf)1.5％,提高合金横向强度并使用具有良好的铸造性能，可铸成壁厚小至0.5mm的带有复杂内腔的无余量定向凝固空心叶片，适合于制造燃气涡轮转子叶片和导向叶片以及其他高温用零件。

2、应用概况及特性合金已用于制作航空发动机中在1000℃以下工作的燃气涡轮转子叶片，以1050℃以下工作的导向叶片，使用情况良好。

国外相近合金广泛用于制造各种先进航空发动机转子叶片和导向叶片。

零件表面可进行渗Al或渗AlSi涂层的表面防护处理，可显著提高合金的抗氧化和耐热腐蚀能力。

合金经850℃～950℃长期时效后，析出少量μ相。

3、材料的技术标准GB/T 14992 高温合金和金属间化合物高温材料的分类和牌号HB 7762 航空发动机用定向凝固柱晶和单晶高温合金锭规范HB/Z 140 航空用高温合金热处理工艺4、熔炼与铸造工艺采用真空感应炉炉炼母合金，真空定向凝固炉重熔浇注定向凝固试棒和零件。

5、化学成分 元素CCrNiCoWAlTi质量分数/﹪ 0.12～0.16 8.00～10.00 余量 9.00～11.00 11.5～12.5 4.75～5.25 1.75～2.25 元素 FeNbHfBZrSiP质量 分数/﹪ ≤0.2 0.75～1.25 1.40～1.80 0.010～0.020 ≤0.050 ≤0.15 ≤0.010元素Mn SCuPbSe Bi 质量分数/﹪ ≤0.20 ≤0.015≤0.10 ≤0.0005 ≤0.0003 ≤0.00005午虎特种合金供应以下材质铸造合金：K417、K403、K418、K405、K406、K213、K417L、K417G、K424、K435、K441、K452、K465等。

定向凝固高温合金晶界形貌的分形描述近年来，定向凝固高温合金的技术已经取得了显著的发展，并以其良好的物理和力学性能，在航空、航天和其他高技术领域中得到了大量应用。

在其组织内部，晶界形貌是一种特殊的晶体结构，其微观形貌和尺寸决定了定向凝固高温合金的性能特性。

因此，晶界形貌的描述和理解对于定向凝固高温合金的研究具有重要意义。

目前，研究人员主要以经典的几何方法描述晶界形貌，如比邻平面夹角、索利定理以及索利变换系数。

然而，这些传统的几何方法不能准确反映复杂的晶界微观结构，因此研究人员开始探索基于分形研究的晶界描述方法。

形几何是一种数学工具，旨在描述复杂结构的局部特征，以及更好地理解物质的组织结构。

此，应用分形几何研究晶界可以为定向凝固高温合金提供一种新的表征方法，以更好地理解定向凝固过程中发展的晶界形貌。

首先，为了明确定向凝固高温合金晶界形貌的分形特征，我们对各种晶界形貌进行详细的量化分析。

过照相和透射电镜的观察，可以得到多晶组织中的晶界形貌。

过多晶组织的表面轮廓和结构参数分析，可以求出晶界的相关分形维数。

例如，可以通过多晶表面的曲率测量求出晶界边界面的分形维数。

用量子化学计算，可以进一步对晶界结构和形貌进行模拟，以更准确地描述晶界形貌，如晶界边界的曲率和相邻晶界夹角。

此外，分形描述还可以用于研究定向凝固高温合金的晶界形貌的演化趋势。

体来说，研究人员可以将晶界形貌根据晶界分形维数的变化来分类，以反映晶界形貌随定向凝固过程的演变趋势。

具体地说，研究人员可以通过量化不同晶界结构参数，如晶界面积、晶界轮廓曲率和索利参数，来研究晶界形貌与定向凝固参数之间的关系。

过这种方法，研究人员可以在实验和理论上更好地描述晶界形貌的演化趋势，进而研究定向凝固高温合金的组织和性能。

通过以上的研究，可以看出分形描述在定向凝固高温合金晶界形貌研究中有着举足轻重的作用。

过基于分形的晶界描述，研究人员可以更准确的描述晶界形貌，以及晶界形貌随定向凝固参数的变化演化趋势。

材料加工过程中的定向凝固技术浅析作者：童世合李戬来源：《硅谷》2008年第19期[摘要]从定向凝固的概念、工艺参数、基本方法及其应用等角度就材料铸造加工过程中采用的定向凝固技术进行分析和探讨。

[关键词]铸造凝固晶体冶金中图分类号：TG2 文献标识码：A 文章编号：1671－7597(2008)1010097－01近年来国内外冶金、铸造工作者为了获得只有柱状晶的凝固组织，往往使用定向凝固技术。

抑制等轴晶的形成，为此应保证做到使液态合金在铸型中产生定向散热以达到定向凝固；设法消除向液相中推进的柱状晶前沿的液相中可能出现的成分过冷，以防止在生长过程中的晶体产生颈缩从而熔断形成的等轴晶；保证在熔体的表面上绝对不能产生晶体，以防止其沉淀堆积而形成等轴晶。

另外在凝固过程中最好不要移动铸型，可以通过移动加热体的方法来达到定向凝固的目的。

一、定向凝固工艺参数定向凝固技术的重要工艺参数：凝固过程中固液界面前沿液相中的温度梯度GL和固液界面向前推进速度，既晶体生长速率R。

GL/R值是控制晶体长大形态的重要判据。

在提高GL 的条件下，增加R，才能获得所要求的晶体形态，细化组织，改善质量，并且提高定向凝固铸件的生产率。

定向凝固技术和装置不断改进，其中技术关键之一是致力于提高固液界面前沿的温度梯度GL。

目前，GL已经从10～15°C/cm增加到100～300°C/cm；工业上应用的定向凝固装置，GL也可达到30～80°C/cm,从而使定向凝固技术更加广泛用于工业生产。

（一）温度梯度GL。

对一定成分的合金来说，从熔体中定向地生长晶体时，必须在固液界面前沿建立必要的温度梯度，以获得某种晶体形态的定向凝固组织。

温度梯度大小直接影响晶体的生长速率和晶体的质量。

（二）凝固速率R。

采用功率降低法时，定向凝固的铸件在凝固时所释放的热量，只靠水冷结晶器导出；随着凝固界面的推移，结晶器的冷却效果越来越小，因而凝固速率不断减缓。

一、概述随着航空航天、火箭发动机、能源等领域的快速发展，对高温合金材料的需求也越来越高。

在这些领域中，单晶高温合金因其优异的高温强度、抗氧化性和耐热腐蚀性成为热力机械零部件和结构零部件的首选材料。

而定向凝固技术作为制备单晶高温合金的关键技术之一，对于提高材料的性能和稳定性起着至关重要的作用。

二、单晶高温合金的特性1. 高温强度：单晶高温合金具有优异的高温强度，能够在高温下保持较好的机械性能。

2. 抗氧化性：单晶高温合金能够在高温高氧环境中抵御氧化的侵蚀，保持材料表面的稳定性。

3. 耐热腐蚀性：单晶高温合金对于热腐蚀的抵抗能力较强，能够在恶劣的环境中保持较长的使用寿命。

4. 高温热疲劳寿命：单晶高温合金具有较长的高温热疲劳寿命，适用于高温循环载荷工况下的使用。

三、定向凝固技术的发展1. 传统凝固工艺：传统的高温合金铸造多采用自由凝固工艺，随机形核、异质晶核的生成容易导致晶粒取向不一致，降低了材料的性能。

2. 定向凝固技术的出现：定向凝固技术通过控制晶粒生长的方向和速度，使得合金呈现出优异的单晶结构，大大提高了材料的性能和稳定性。

3. 遗传晶核技术：遗传晶核技术是定向凝固技术的重要发展方向，通过精密的晶种设计和控制，实现了更加精确的晶粒取向和生长，进一步提高了单晶高温合金的性能。

四、定向凝固技术的关键问题1. 晶种设计：合理的晶种设计是定向凝固技术成功的关键，需要考虑晶种的形状、大小、取向等参数。

2. 流体动力学模拟：定向凝固过程中，流体动力学对于晶种的输送和生长起着至关重要的作用，需要进行精确的流体动力学模拟。

3. 界面热传导：在定向凝固过程中，界面热传导对于晶粒的形成和取向有着重要影响，需要进行精确的热传导模拟。

五、定向凝固技术的精确模拟1. 多尺度模拟：定向凝固涉及到多个尺度的物理过程，需要考虑宏观流体动力学、界面热传导以及微观晶粒生长等多方面因素。

2. 数值模拟方法：通过有限元/体元方法、格子Boltzmann方法等数值模拟手段，可以进行精确的定向凝固过程模拟。

定向凝固技术的发展与应用摘要：定向凝固技术是指利用一定的设备，在一定的工艺条件下使材料的组织具有特殊取向从而获得优异性能的工艺过程。

定向凝固技术是伴随着高温合金的发展而逐步发展起来的。

本文综述了定向凝固技术的定向凝固理论，对比分析了不同定向凝固方法的优缺点，并从四个方面论述了提高温度梯度的途径，最后对定向凝固技术的发展及应用前景做了展望。

关键词：定向凝固；工艺特点；温度梯度；应用1.引言凝固是材料制备与加工的重要手段之一，先进的凝固技术为先进材料开发与利用提供了技术条件。

凝固过程中包含了热量、质量和动量的传输过程，它们决定了材料凝固组织和成分分布，进而影响材料性能。

近20年中，不仅开发出许多先进凝固技术，也丰富和发展了凝固理论。

其中，先进凝固技术主要集中于如下几种类型：定向凝固、快速凝固与近快速凝固技术、外加物理场（压力场、电磁场、超重力或微重力场）中的凝固技术以及强制流动条件下的凝固技术等。

定向凝固技术是对金属材料进行凝固过程进行研究的重要手段之一，可用于模拟合金的凝固过程，制备高质量航空发动机定向和单晶叶片等。

同时，也是研究固液界面形态及凝固组织行之有效的技术手段。

定向凝固技术的出现是涡轮叶片发展过程中的一次重大变革。

铸造高温合金叶片的制造工艺经历了从等轴晶铸造到定向单晶凝固的发展过程，不仅在晶粒结构的控制上取得了很大进展，而且铸造性能也有了很大提高，常规的铸造高温合金尽管有较高的耐温能力，但材料的中温蠕变强度较低。

定向凝固技术能够使晶粒定向排列，在垂直于应力方向没有晶界，同时由于沿晶粒生长的（001）方向具有最低的弹性模量，这样将大大降低叶片工作时因温度不均匀所造成的热应力，因此使蠕变断裂寿命和热疲劳强度得到很大提高，如DS Mar-M200+Hf比等轴晶合金热疲劳性能提高了8倍。

此后，随着各种定向凝固技术的不断发展，固液界面前沿的温度梯度不断增大、冷却速率逐渐提高，定向生产的叶片综合性能也日2. 定向凝固理论2.1成分过冷理论Chalmers、Tiller［1, 2］等人在研究中发现在合金中液固界面前沿由于溶质富集导致平界面失稳而形成胞晶和枝晶，首次提出了著名的成将会产生成分过冷”分过冷”判据：G L m L C o( k o _ 1)V k0D L ( 1) 式中，G L为液固界面前沿液相温度梯度；V为界面生长速度；m L为液相线斜率；C o为合金平均成份；k o为平衡溶质分配系数；D L为液相中溶质扩散系数。

单晶高温合金涡轮叶片
单晶高温合金涡轮叶片是飞机涡轮发动机叶片的首选材料之一。

单晶高温合金具有许多优点，例如优良的高温强度、抗氧化性能和抗蠕变性能等。

在高温环境下，单晶高温合金能够保持较高的强度和稳定性，因此被广泛应用于制造航空发动机和燃气轮机的涡轮叶片。

在制造单晶高温合金涡轮叶片的过程中，通常采用定向凝固技术。

定向凝固技术是指在高温合金熔炼过程中，将合金液体倒入模具中，然后通过特定的热处理工艺，使合金液体沿着一定的方向凝固，从而得到具有单一晶体结构的涡轮叶片。

除了制造工艺外，单晶高温合金涡轮叶片的质量和性能还受到许多因素的影响，例如原材料的选择、熔炼和热处理工艺的优化、表面涂层的选用等。

为了提高涡轮叶片的性能和质量，需要综合考虑这些因素并进行优化。

总之，单晶高温合金涡轮叶片是现代航空发动机和燃气轮机制造中不可或缺的关键材料之一，对于提高发动机的性能和可靠性具有重要作用。

高温合金钢的铸造与凝固行为研究近年来,高温合金钢在航空航天、船舶、能源等领域得到了广泛应用。

高温合金钢的良好性能主要依赖于其铸造和凝固行为的研究。

本文将对高温合金钢的铸造与凝固行为进行探讨。

合金钢是一种含有铁元素的合金，其在高温条件下具有良好的力学性能和耐腐蚀性能。

高温合金钢主要由铁、碳、铬、钼等元素组成，其中钛、锆、铌等元素的加入可以提高其高温强度和耐热性。

高温合金钢的铸造过程是将熔融的合金钢注入到铸模中形成所需的形状。

在铸造过程中，合金液的凝固行为对最终产品的性能起着关键作用。

凝固行为包括晶粒生长、相变和缺陷形成等过程。

晶粒生长是指熔融合金钢中晶核逐渐长大并形成晶粒的过程。

晶粒的大小和形状对合金钢的力学性能和耐热性能有着重要影响。

晶粒尺寸的细化可以提高合金钢的强度和韧性。

而晶粒的形状也会影响到合金钢的力学性能，例如长条形晶粒易于引起晶间脆性。

相变是指在合金钢凝固过程中原子重新排列形成新的相的过程。

不同相的形成会对合金钢的性能产生不同的影响。

例如，添加适量的铌和钼可以使高温合金钢在高温下保持较好的强度和韧性。

缺陷形成是指合金钢凝固过程中可能出现的缺陷，包括气孔、夹杂物等。

缺陷的存在会降低合金钢的力学性能和耐腐蚀性能。

因此，在铸造过程中需要采取措施来减少缺陷的形成，如控制铸造温度和压力，优化铸造工艺等。

研究高温合金钢的铸造和凝固行为可以帮助我们了解在不同工艺条件下合金钢的性能变化规律。

通过控制铸造和凝固过程中的参数和工艺，可以优化合金钢材料的性能。

例如，通过采用定向凝固工艺可以得到晶粒尺寸均匀、晶粒方向一致的高温合金钢，提高其力学性能和耐热性能。

此外，研究高温合金钢的铸造和凝固行为还有助于解决合金钢铸造过程中可能出现的问题。

例如，研究合金液的流动和凝固行为可以帮助解决涡流和渣球等缺陷的产生。

同时，研究合金钢的凝固行为也有助于预测材料在冷却过程中可能产生的应力和变形，从而优化铸造工艺，提高产品的质量和可靠性。

第29卷 第7期2010年7月中国材料进展MATER I A LS CH I NAV ol 29 N o 7Ju l 2010收稿日期:2009-12-09基金项目:国家自然科学基金资助项目(50771081,50827102,50931004);科技部973计划项目(2006CB605202,2010CB631202);科技部863计划项目(2007AA03Z552)通信作者:刘 林,男,1956年生,教授,博士生导师高温合金定向凝固技术研究进展刘 林,张 军,沈 军,黄太文,傅恒志(西北工业大学,陕西西安710072)摘 要:首先回顾了定向凝固的发展历史,重点分析了液态金属冷却定向凝固的技术特点。

总结了高温度梯度下制备的定向凝固法单晶高温合金在组织和性能方面的研究现状,结合作者在本领域的研究,着重分析了定向凝固温度梯度、凝固速率、晶体取向、熔体超温处理、熔体对流控制对组织和性能的作用规律和机制,认为高温度梯度定向凝固是细化组织、减少缺陷、提高合金性能的重要途径。

最后展望了高温合金定向凝固的发展趋势。

关键词:定向凝固;高温合金;凝固组织;持久性能中图分类号:TG 111 4 文献标识码:A 文章编号:1674-3962(2010)07-0001-09Advances in D irectional SolidificationTechniques of SuperalloysL IU L in ,Z HANG Jun ,SHEN Jun ,HUANG T ai w en ,F U H engzh i(N orth w estern Po lytechn ical U n i versity ,X i an 710072,Ch i na)Abstrac:t Th i s paper first rev i ew s t he history o f the deve l op m ent o f directi onal so li dificati on ,focus i ng on ana l ys i s o f liq -u i d m eta l coo led d irectiona l so li dificati on charac teristi cs .W e su mm ar ize so li d ifi cation m icrostruc t ure and m echanica l prope r -ti es o f se lected d irectiona lly soli d ifi ed and si ng l e cry sta l supera ll oy prepared under h i gh the r m al d irec tiona l soli d ifi cation w ithautho r s research fea t ures i n t h is fie l d .The effects o f ther m a l g radien t ,so lidifica ti on rate ,cry sta l or i entati on ,m e lt -supe r -heati ng and m elt convec tion on t he m i c rostructure and m echanical prope rti es o f supe ra lloys were ana l yzed .W e concl ude t hat t he high ther m a l gradient d irectiona l soli d ifi cation i s an i m portant way t o re fi ne t he m icro struct u re ,reduce defects ,and i m -prove perfor m ance o f superall oys .F ina lly ,the future trends directi onal so li d ificati on of supera ll oys w as pro spected .Key w ords :directiona l so li dificati on ;superall oy s;so li d ifi ca ti on m icro structure ;stress rupture properti es 1 前 言定向凝固是一种强制性凝固过程。

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