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镍基高温合金平面凝固方法提高凝固合金速率

合金材料在工业生产中应用定向凝固方法,通过提高凝固速率,可以减少固/液两相区的宽度,降低块状碳化物和+M6C等碳化物和等轴晶细晶层,也可避免由于熔体与陶瓷模壳的长期接触所发生的化学反应,防止粘砂现象。同时,R值增大,凝固过程愈短,生产效率愈高,具有重要的经济意义。

电热合金

镍基高温合金功率降低法的凝固速率可达8~12cm/h,高速凝固法(HRS法)的R提高至23~27cm/h,液态金属冷却法的凝固速率高达53~61cm/h。采用HRS时,GL受铸件抽拉速度、热辐射条件和铸件径向尺寸的影响。在稳态生长条件下,固/液界面两边的温度是稳定的,铸件的抽拉临界速率主要受铸件辐射传热特性的影响。在小于临界抽拉速率,凝固速率R与抽拉速率基本一致,而且固-液界面稳定在辐射挡板附近。


镍基高温合金温度梯度GL与凝固速率R的比值GL/R,GL/R是合金凝固区结晶形态的特征参数,不同的GL/R比值会得到不同的结晶组织,从而具有不同的力学性能。大多数实际定向凝固过程,当扩散和热流产生于相同的一维空间,而且固/液界面是平面时,可求得平衡凝固界面稳定性的条件

电热合金

镍基高温合金成分的熔化温度范围,DL为液态溶质元素的扩散系数。已经证实,许多简单的单相合金,要达到平面凝固,必须超过GL/R的临界值。但许多研究结果表明,高温合金也符合式。列出了IN738LC、MarM246、MarM002、MarM200和IN713C等高温合金的试验数据,包括GL、R和T的值以及由式计算的DL值。随着凝固速率增大,GL/R的试验值逐渐偏离式。 


镍基高温合金当其小于GL/R的临界值,平界面失稳,逐渐向胞状、胞状/树枝状和树枝状转变,见图7-3[7]。对每一种转变可以确定出一种不同的GL/R临界值。给出了6种定向凝固镍基高温合金在不同的GL和R值下所获得的不同的显微组织。logGL-logR图内的每一个区域表示不同的凝固形态和组织。因此,控制GL/R值的大小可以获得定向凝固高温合金不同的组织形态,从而得到不同的力学性能。


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