CMSX-6合金的定向凝固微觀組織及缺陷研究.pdf

1、鎳基高溫合金由于其具有較高的高溫強(qiáng)度，良好的抗氧化性，抗熱腐蝕性能，優(yōu)異的抗疲勞性能以及斷裂韌性等綜合性能，而被廣泛應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)，地面燃?xì)廨啓C(jī)等高端承熱部件上。但是隨著鎳基高溫合金的發(fā)展，一些難熔元素的大量加入，以及鑄件尺寸的大型化與形狀的復(fù)雜化，其合金在凝固過(guò)程產(chǎn)生的缺陷愈來(lái)愈嚴(yán)重。對(duì)這些缺陷的研究具有一定的實(shí)際意義。
　　本文以第一代鎳基高溫合金CMSX-6為研究對(duì)象，利用VDF-10真空定向凝固爐，在不同的抽拉速率下制備

2、了一批定向圓柱體試棒和單晶葉片。利用光學(xué)顯微鏡對(duì)圓柱體試棒的微觀組織進(jìn)行觀察分析，并利用Nano Measure軟件對(duì)試棒鑄態(tài)組織中的縮松進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。利用掃描電鏡進(jìn)一步分析了CMSX-6合金中的γ、γ'以及共晶相的尺寸和形貌。同時(shí)利用掃描電鏡能譜儀分析了不同凝固工藝參數(shù)下、不同部位的元素的偏析行為。利用帶有選晶器的模殼，制備出了一批單晶葉片，通過(guò)觀察單晶葉片中形成的雜晶，分析了雜晶的形成機(jī)理，通過(guò)熱導(dǎo)體技術(shù)可以減少雜晶的形成傾向。本

3、文的主要結(jié)論如下:
　　(1)抽拉速率在2.5-4.5mm/min變化時(shí)，CMSX-6合金定向鑄態(tài)呈典型的枝晶形貌，在枝晶間分布有少量的共晶組織。枝晶間處γ'相的尺寸明顯大于枝晶干處，且形貌更為不規(guī)則。隨著抽拉速率的增大，其一次枝晶間距、γ'相的尺寸均呈減小的趨勢(shì)。在合金凝固過(guò)程中Al、Ta、Ti為正偏析元素，富集于枝晶間;Cr、Co、Mo為負(fù)偏析元素，富集于枝晶干。抽拉速率在2.5-4.5mm/min變化時(shí)，隨著抽拉速率的提高，

4、元素的偏析程度有所減輕。在同一抽拉速率下，距水冷銅盤高度越高，偏析越嚴(yán)重。
　　(2)抽拉速率在2.5-4.5mm/min變化時(shí)，鑄件中縮松孔徑的大小隨抽拉速率的增大而減小。在同一抽拉速率下，縮松孔徑的大小隨距水冷銅盤高度的增加呈先增大后減小的趨勢(shì)。
　　(3)在用CMSX-6合金制備鑄件時(shí)，在鑄件的表面未發(fā)現(xiàn)雀斑缺陷的存在。通過(guò)對(duì)照試驗(yàn)，以CMSX-4為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)雀斑需要在一定的凝固工藝參數(shù)下才會(huì)形成。通過(guò)分析這兩種合