Ni3Al基合金籽晶法单晶制备工艺与组织研究

bb20920d · 发表于 2022-4-11 15:07:09

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雅宝题库解析：
Ni3Al金属间化合物基合金具有熔点高、密度低、抗蠕变性强的特点，在高温下具有较高的强度和比强度，且具有峰值温度以下屈服强度的正温度效应，有望应用于航空发动机领域，得到了广泛的关注。在Ni3Al金属间化合物基合金的发展过程中，一方面通过合金化方法如加入B、Mo等元素，分别改善合金的室温塑性和持久性能；另一方面通过改进制备工艺，从制备定向凝固柱状晶发展到制备单晶，消除了作为裂纹源的晶界，从而使制件具有更高的抗疲劳性能和高温持久性能。近期研究表明，与镍基单晶高温合金相似，在Ni-Al-Mo系Ni3Al金属间化合物基合金中加入适量的Re元素，可以进一步提高合金的高温力学性能和抗氧化性能。鉴于此，本文采用籽晶法结合液态金属冷却定向凝固技术，选用不同的凝固参数制取了一种新型Ni-Al-Mo-Re系Ni3Al金属间化合物基合金单晶试棒，并研究了保温温度和拉晶速率这两个主要的定向凝固工艺参数对合金凝固组织的影响，研究结果表明：通过对不同保温温度下籽晶法与选晶法陶瓷管-合金体系的温度场模拟，确定了使籽晶/引晶段部分熔融的温度区间：选晶法为1450℃~1550℃，籽晶法为1550℃~1600℃。模拟了真实实验中定向凝固炉的加热1450℃升温曲线，观察材料内部的温度场变化，确定了最优保温时间15分钟。在保温温度1550-1600℃，拉晶速率0.3-1.2mm/min的凝固条件下均得到枝晶组织，枝晶干处γ’相尺寸大于枝晶间处，当保温温度或者拉晶速率升高时，一次枝晶间距减小，枝晶干和枝晶间γ’相尺寸减小，形态由球状向立方状过渡；Mo和Re元素在枝晶间偏聚而Al元素在枝晶干偏聚，随着拉晶速率的提高，Mo、Re元素呈现出偏析加剧的趋势，而Ni、Al元素偏析情况变化不明显，在实验参数范围内保温温度变化对合金元素偏析的影响不明显。

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