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《定向凝固理论及技术的研究现状_彭广威》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、2005年第4期铸造设备研究2005年8月RESEARCHSTUDIESONFOUNDRYEQUIPMENTAug.2005№4·综述·定向凝固理论及技术的研究现状彭广威,刘健,李理,曾斌(湘潭大学新材料中心,湖南湘潭411105)摘要:综述了定向凝固技术理论发展现状;简要地回顾了定向凝固工艺的发展;评述了几种新发展起来的新型定向凝固技术,并对其存在问题及发展趋势进行了讨论。关键词:定向凝固;界面稳定性;电磁约束成形中图分类号:TG113文献标识码:A文章编号:1004-6178(2005)04-0044-04P
2、rogressofTechnicandTheoryofDirectionalSolidificationPENGuang2wei,LIUJian,LILi,ZENGBing(XiangtanUniversity,XiangtanHunan411105,China)Abstract:Inthisarticletheprogressandachievementsofthetheoryofdirectionalsolidificationaregeneralized.Thetechnicofdi2rectionalso
3、lidificationisreviewedbriefly.Severalnewtechnicofdirectionalsolidificationandtheexistingproblemsareputforward.Theirdevelopmenttrendsarediscussed..Keywords:directionalsolidification,stabilityofS2Linterface,electromagneticconfinementandslidification.[3]定向凝固是指在凝
4、固过程中采用强制手段,在商与积。前者决定了界面的形态,即随着生长速凝固金属和未凝固金属熔体中建立起特定方向的温度的提高,固液界面形态将经历从平界面→胞晶→度梯度,从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固,最树枝晶→胞晶→带状组织→绝对稳定平界面的转终得到具有特定取向柱状晶的技术。铸造高温合金变;而后者决定了晶体的显微组织(即枝晶间距或[5]由于其本身的高强度、高耐热性的优点,已成为现代晶粒大小),如图1所示。枝晶/胞晶一次间距选航空发动机的涡轮叶片和导向叶片材料。这类材料择的历史相关性及容许范围的发现是近来来凝固理晶界
5、在高温受力条件下是较薄弱的地方,因为晶界论研究的重大进展之一。它导致在凝固界流行了[1]10多年的定向凝固理论退出历史舞台,并成为以非处原子排列不规则,杂质较多,扩散较快。于是平衡自组织理论为指导的新的定向凝固理论的实验人们利用定向凝固技术让晶粒沿受力方向生长,消基础.。但关于枝晶/胞晶一次间距选择历史相关性除横向晶界,以提高其高温性能。而且可以利用定及容许范围的实验目前都是在低温梯度(<300K/向凝固方法制成单晶,消除所有晶界,以进一步提高[5]cm)和低凝固速率(<500μm/s)下进行的。理高温合金的高温
6、性能。定向凝固在被广泛运用于各论迫切需要在更高的温度梯度和凝固速率范围内的种材料的制备的同时,也更是广大材料研究者研究定向凝固的实验规律,特别是凝固体系在靠近绝对[2]凝固理论和金属凝固规律的重要手段。稳定性速度时的凝固行为。在过去的理论和实验研1定向凝固理论研究现状究中,关注的是凝固速率而忽视温度梯度的影响。近年来对MS理论界面稳定性条件所做的进一步分定向凝固技术的一个重要应用就是用于凝固理析表明,MS理论还隐含着另一种绝对性现象,即当论的研究,定向凝固技术的发展直接推动了凝固理温度梯度G超过一临界值时,温度梯
7、度的稳定化效论的发展和深入。从Chalmers等的成分过冷到应会完全克服溶质扩散的不稳定化效应,这时无论Mullins等的界面稳定动力学理论(MS理论),人们凝固速度如何,界面总是稳定的,这种绝对稳定性称[3]对凝固过程有了更深刻的认识。合金的凝固过为高梯度绝对稳定性。由于没有明确的理论判据以程中,其固液界面形态取决于两个参数:GL/v和GL及实验技术的限制,高梯度绝对稳定性在过去被忽·v,即分别为界面前沿液相温度梯度与凝固速度的视了。最近研究表明,对大多数合金,实现高梯度绝收稿日期:2005-04-05作者简介
8、:彭广威(1975-),男,硕士研究生,研究方向:定向凝固理论与技术。2005年第4期彭广威,等:定向凝固理论及技术的研究现状45对稳定性的临界温度梯度在5000K/cm以上,远远流条件很难保证,故不适合大型优质铸件的生产。超过常规的定向凝固方法所能达到的温度梯度。因但该方法工艺简单、成本又低,可应用于小型的定向此,寻求新的实验方法实现高梯度绝对稳定性,揭示凝固件生产。在
