镍级单晶高温合金DD11杂晶形核的热力学研究.pdf

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1、Jun．2016VoI．65NO．6铸造FOUNDRY·497·镍基单晶高温合金DDl1杂晶形核的热力学研究贾玉亮·，郭会明L2，方向1，郑帅1，陈升平1，张剑1，骆宇时1(1．北京航空材料研究院，先进高温结构材料重点实验室，北京100095；2．j匕京科技大学材料科学与工程学院，北京100083)摘要：以单晶叶片在研制过程中常出现杂晶而导致产品不合格为研究背景，以DDI1合金单晶叶片缘板杂晶为研究对象，通过测试叶片缘板在定向凝固中的冷却速率，借助差热分析法(DSC)以相同冷却速率条件下测定DDll合金的形核临界过冷度及熔化潜热。利用扫

2、描电镜(sEM)观察合金与型壳之间界面的化学反应情况，采用液滴法测量了合金熔体与型壳的润湿角，并完成了合金固液界面能及杂晶形核功的定量分析。结果表明，DDl1合金与型壳基体属不润湿系统，润湿角为145．47。；DDll合金单晶叶片缘板杂晶形核临界半径为43．07nln，临界形核功为0．938x10。15J；较大的合金异质形核临界过冷度及合金熔体与型壳的润湿角有利于减少杂晶的产生。本研究对控制单晶叶片杂晶形核及提高产品合格率具有一定理论指导意义。关键词：镍基高温合金；定向凝固；杂晶；中图分类号：TGl46．2文献标识码：A形核功；润湿角文

3、章编号：1001--4977(2016)06—0497—07ThermodynamicsStudyontheStrayGrainNucleationinNi—BasedSingleCrystalSuperalloyDDl1JIAYu—lian91，GUOHui—ming地，FANGXian91，ZHENGShuail，CHENSheng-pin91，ZHANGJianl，LUOYu．shil(1．ScienceandTechnologyonAdvancedHi【ghTemperatureStructuralMaterialsLabora

4、tory，BeijingInstituteofAeronauticalMaterials，Beijing100095，China；2．StateKeyLaboratoryforAdvancedMetalsandMaterials，UniversityofScienceandTechnologyBeijing，Beijing100083，China)Abstract：Havingthedisqualificationcausedbyfrequentstraygraininsinglecrystalturbinebladesdevelopm

5、entasabackground,takingthestraygrainonthemarginplateofDD11singlecrystalturbinebladesasobjectofstudy,thecoolingrateoftheblademarginplateduringdirectionalsolidificationwasmeasured,andthecriticalundercoolingrateofnucleationandenthalpyofDDllalloywascalculatedwithdifferential

6、thermalanalysis(DSC)underthesamecoolingrate．Thestabilityofsolid-liquidinterfacewasinvestigatedwithscanningelectronmicroscopy(SEM)，thewettinganglebetweenmeltingalloyandshellmouldwasmeasuredwithsessiledropmethod,andthequantitativeanalysisofthesolid—liquidinterfaceenergyand

7、straygrainnucleationenergyofthealloywasaccomplished．TheresultsshowthatDD11alloyandshellmouldformedanonwettingsystem,ofwhichwettinganglewas145．470：thecriticalradiusofstraygrainformationonthemarginplateofDD11singlecrystalturbinebladeswas43．07nlnandthecriticalnucleationener

8、gywas0．938xl0‘15J：highcriticalundercoolingrateofheterogeneousmediumnucleationandlargewettinganglebetwee