一種定向高溫合金DZ417G鑄造缺陷形成機(jī)理研究.pdf

1、高溫合金渦輪葉片作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵部件，其性能與凝固組織密切相關(guān)。其中，顯微疏松、取向偏差大、粗大組織等鑄造缺陷會(huì)顯著影響葉片性能。因此，控制高溫合金定向凝固過程中的鑄造缺陷，改善其凝固組織性能，對(duì)制備高冶金質(zhì)量高溫合金葉片具有非常重要的意義。本文圍繞高溫合金葉片制備過程中經(jīng)常出現(xiàn)的鑄造缺陷問題，以鎳基高溫合金DZ417G模擬葉片為研究對(duì)象，采用熒光檢測(cè)、金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EPMA)

2、等檢測(cè)手段和分析方法，研究了工藝參數(shù)和組合方式等因素對(duì)DZ417G定向高溫合金葉片變截面鑄造缺陷和顯微組織的影響。主要結(jié)果如下：
　　通過對(duì)不同工藝參數(shù)（澆注溫度、抽拉速度）下模擬葉片變截面位置鑄態(tài)缺陷和顯微組織的定量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，葉片變截面位置顯微疏松含量在靠近中心圓柱側(cè)比靠近爐壁側(cè)高一個(gè)數(shù)量級(jí)。在1480～1580℃的澆注溫度范圍內(nèi)，隨著澆注溫度的升高，變截面靠近中心圓柱側(cè)顯微疏松含量先增加后減小，而變截面靠近爐壁側(cè)顯微疏松含量略

3、微下降;變截面位置元素偏析程度先減小后增大，枝晶間距逐漸減小，γ/γ'共晶含量先增加后減小，碳化物形貌從小塊狀和細(xì)針狀逐漸變?yōu)閹в屑怃J倒角的大塊狀，碳化物的尺寸先變大后減小;當(dāng)澆注溫度為1550℃時(shí)，顯微疏松含量、γ/γ'共晶含量最高，碳化物尺寸最大;當(dāng)澆注溫度在1520℃時(shí)，在枝晶干和枝晶間的元素偏析程度最輕。
　　在保持其他工藝參數(shù)不變的情況下，在1～10mm/min的抽拉速度范圍內(nèi)，隨著抽拉速度的升高，變截面靠近中心圓柱側(cè)顯

4、微疏松含量逐漸增加，而變截面靠近爐壁側(cè)顯微疏松含量逐漸下降;變截面位置元素偏析程度先增加后減小;枝晶間距逐漸減小，γ/γ'共晶含量逐漸下降，碳化物的形貌由大塊狀向細(xì)針片狀轉(zhuǎn)變，碳化物尺寸減小，碳化物含量下降;當(dāng)拉速為10mm/min時(shí)變截面疏松含量最高，而枝晶干和枝晶間的元素偏析程度最低。
　　葉片的生長(zhǎng)方向?qū)ζ滹@微組織具有一定的影響，通過對(duì)不同組合方式下模擬葉片變截面位置顯微疏松的定量統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)從榫頭向葉身方向凝固（正長(zhǎng)）變?yōu)?/p>

5、從葉身向榫頭方向凝固（倒長(zhǎng)）時(shí)，模擬葉片變截面內(nèi)側(cè)的顯微疏松含量下降，而變截面中部和外側(cè)顯微疏松含量變化不明顯;組合方式由單層生長(zhǎng)變?yōu)殡p層生長(zhǎng)后，雙層葉片變截面位置的顯微疏松明顯比單層葉片嚴(yán)重;組合方式由雙層正長(zhǎng)變?yōu)殡p層正長(zhǎng)轉(zhuǎn)90°后，模擬葉片變截面顯微疏松分布位置從原來的寬變截面內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)移到窄變截面內(nèi)側(cè)，疏松分布面積減小，疏松含量減小。
　　通過對(duì)不同工藝參數(shù)和組合方式下模擬葉片變截面位置的鑄態(tài)缺陷的定量統(tǒng)計(jì)分析得到，適當(dāng)提高葉片