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柱晶高温合金和单晶高温合金的制备原理

高温合金材料生产有许多中制造方法,采用定向凝固工艺制备柱晶定向结晶或定向凝固和单晶高温合金。定向凝固是使金属或合金由熔体中定向生长晶体的一种工艺方法,可以用于制备柱状晶、单晶和内生复合材料。高温合金通过定向凝固可以获得晶界平行于凝固方向的柱状晶组织,每个晶粒的低模量<001>取向都平行于晶轴,这就是定向凝固合金。

电热合金

将定向凝固工艺进行选晶或籽晶处理,可以获得消除一切晶界的单晶高温合金,其低模量<001>取向同样也平行于凝固方向。但单晶和定向凝固高温合金在垂直于凝固方向的平面内,<001>取向是随机的。


高温合金定向凝固是在真空炉中完成的,由真空感应炉中熔化的液态合金浇入陶瓷模壳中并加热到合金液相线温度以上,下方开口的模壳座落在水冷铜结晶器上。当液态合金与结晶器接触时,便迅速结晶成一层细小晶粒,然后那些<001>取向与温度梯度方向最相近的小晶粒优先长大,而将其他方向的晶粒排挤掉。

电热合金

或者通过选晶器或籽晶,只使某一取向的晶粒生长。由于陶瓷模壳始终被加热,使模壳中合金的上部保持为液态,模壳上部与结晶器之间维持正向温度梯度,并且热流沿模壳底部经结晶器而流出,使凝固以定向方式进行。定向凝固高温合金的组织和性能,取决于几个重要的工艺参数。


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