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1、第19卷 第2期 西 安 工 业 学 院 学 报 Vol119 No12
1999年6月 JOURNALOFXIπANINSTITUTEOFTECHNOLOGY June1999高温合金定向凝固枝晶间距与Ξ冷却速率的关系顾林喻(西安工业学院材料科学与工程系,陕西西安710032)摘 要: 利用高梯度快速定向凝固设备,对DZ22高温合金定向凝固组织进行了研究.研究结果表明,一次和二次枝晶组织随冷却速率的增长,都有明显细化,横向分枝的生长受到抑制.一次和二次枝晶间距与冷却速率之间都符合指数关
2、系.在冷却速率达到54℃/s时,一次枝晶间距为2818μm,二次枝晶间距814μm.关键词: 高温合金;定向凝固;枝晶间距中图号: TG113112 文献标识码: A 文章编号: 100025714(1999)0220147204TherelationshipbetweendendriticarmspacingsandcoolingrateofsuperalloyunderthedirectionalsolidificationGULin2yu(DeptofMaterialsScience&Engineering,Xi
3、πanInstituteofTechnology,Xiπan710032,China)Abstract: ThedendriticstructureofdirectionallysolidifiedsuperalloyDZ22hasbeeninvestigatedbyuseofhighgradedirectionallysolidifieddevice.Experimentalresultsshowthattheprimaryandsecondaryarmspacingswerefinedobviouslywiththeinc
4、reaseofcoolingrate.Thegrowthofcross2rangedendriteswasretrained.Therelationbetweenprimaryand
secondaryarmspacingsandcoolingrateareλ1=247(GLR)-01425,λ2=105(GLR)-01548respectively,andλ1λ,2areabout2818μmand814μmwhencoolingrateis5412K/s.Keywords: superalloy;directionalso
5、lidification;dendriticarmspacing涡轮机叶片所用的高温合金在高温下工作时,裂纹首先萌生于与主应力轴垂直的横向晶界,然后逐渐扩展直至断裂.因而,有效地控制一次和二次枝晶间距,尽可能减小与主应力轴垂直的横向晶界,将会使高温合金的高温性能得到很大程度的提高[1,2].普通定向凝固技术,凝固过程中温度梯度小,凝固速率低,以致铸件的一次枝晶组织粗大,侧向的二次枝晶组织发达,枝晶偏析严重,限制了合金力学性能的提高.本文利用区域熔化及液态金属冷却相结合的高梯度定向凝固设备(ZMLMC),探讨了一次枝晶间距、二次
6、枝晶间距与冷却速率的关系.Ξ收稿日期:1998212216基金项目:国家自然科学基金项目(59431010)作者简介:顾林喻(1957-),女(汉族),北京市人,西安工业学院副教授,从事材料组织与性能研究.©1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net 14 8 西 安 工 业 学 院 学 报 第19卷1 实验条件试验选用定向凝固高温合金DZ2
7、2,其化学成分为
(wt%):0116C,8192Cr,10101Co,11170W,5106Al,2102Ti,
1102Nb,1181Hf,01014B,其余为Ni.试验采用ZMLMC高梯度定向凝固装置(图1).加热采用高频感应区域熔化,由水冷
Ga2In2Sn液态金属进行冷却.试验时,温度梯度最大为1312℃/cm,试样抽拉速度为2～2000μm/s.其凝固速率为100～1100μm/s,冷却速率最高可达54℃/s.试样由DZ22母合金在真空感应炉中重熔并浇注成直径7mm,长度90mm的圆柱试样.试样经加工后,在外套石墨
8、管的刚玉管内进行凝固试验.试验后,共选取了七组试样进行不同冷却速率条件下的定向柱晶组织的研究.从定向凝固后的试样上纵向制取金相磨面,并用硫酸铜腐蚀剂显示枝晶组织.在NEOPHOT21型金相显微镜上观察一次、二次枝晶组织,并测量它们的枝晶间距.图1 高梯度定向凝固装置原理图2
