PDF《高温合金单晶铸造中凝固条件的时空变化及 对杂晶缺陷的影响》

2 Four single crystal blades cast from two superalloys (a)试板一 (b)试板二 (c)试板三 图3 用合金1浇注的三个试板最上层平台照片 Fig.

3 The upper platforms of DZ445 test plates (a)试板一 (b)试板二 (c)试板三 图4 合金2的三个试板照片,显示了杂晶缺陷在各层平台上的分布 Fig.

4 MM247 test plates,showing stray grains formed in the platforms

106 结晶[10] .合金DZ445比MM247具有更高的熔体过冷能 力,这就决定了其在制造单晶铸件时具有更好的抗杂 晶缺陷的能力. (2)高度因素.两种合金在试板上、中、下层产 生的杂晶数量比例为7∶

1 ∶2,说明上层明显要比中下层 更易产生杂晶.在作者先前的工作中也发现,另一种 晶体缺陷雀斑也是容易发生在铸件的上部[14-15] . (3)内外侧因素.在试板下层,内侧与外侧凸台 产生杂晶的比例为0∶2,说明铸件外侧更易产生杂晶;

但到了上层,内外侧的杂晶比例变为6∶ 1,说明铸件内 侧产生杂晶的倾向反而远大于外侧.这与作者用其他 高温合金所做试验的结论相同[5,16-17] .而雀斑缺陷都发 生在铸件上部的内侧,这种现象称之为阴影效应[14-15] . 这种组织上的变化是凝固条件变化引起的,这将从下 面的温度测量结果来进行分析. (4)排列密度.本次试验组装的铸件之间平均间 距约为60 mm,其中3只MM247试板的各层平台的内外 侧凸台共出现了7个杂晶.作者曾用同种合金MM247做 过相似试验,但铸件之间平均间距约为100 mm.结果 在试板上并未发现杂晶.可见铸件排列越密、间距越 小,散热条件就越差,就越容易引起杂晶缺陷.对于 铸件排列密度对凝固条件及组织的影响,还需做进一 步的研究. 2.2? 温度测量结果及分析 2.2.1 温度测量结果 在用合金1浇注的一个试板的底层和上层平台安装 了热电偶进行了测温试验.图6显示了下层平台三个热 电偶测得的温度随下降距离的变化曲线. 从图6可见,在开始抽拉时,试板外侧(6# 位置) 温度高于试板中心(7# 位置)和内侧(8# 位置).这 是因为铸件外侧直接面对加热器,能得到有效的辐射 受热.但在抽拉过程中外侧温度下降较快,在抽拉到 隔热板上约50 mm高时(点A处),6# 与7# 曲线实现交 叉,即试板外侧温度已开始低于试板中心温度.在图 中的点B,即在隔热板上约5 mm时,6# 曲线与8# 实现交 叉,说明试板外侧温度已开始低于内侧温度.在热电 偶所在的底层平台降入隔热区之后,各测量点的温度 才降到合金的液相线温度TL下.在底层平台降到隔热 区中心即深度约为20 mm时,温度最低的6# 曲线在C处 出现明显的温度跃升,说明此时外侧凸台发生了突然 凝固,出现了结晶潜热的大量释放,造成温度回升. 然后8# 曲线在D处出现了拐点(由于不太明显,需放大 才能分辨).说明内侧凸台此处发生了结晶.7# 热电 偶所在的试板中心温度在抽拉开始时处于6# 和8# 之间, 说明其受热条件好于内侧但不及外侧.但在抽拉过程 (a)合金1 (b)合金2 图5 两种合金各3只试板中杂晶数目的分布 Fig.

5 Distribution of stray grains observed in two superalloys 表2 两种合金试板中各层平台内外侧的杂晶数目统计 Table

2 Summary of the number of stray grains formed in blades of two superalloys 上层 中层 下层 总计 内侧

3 0

0 外侧

0 0

0 内侧

3 1

0 外侧

1 0

2 杂晶 总数

7 1

2 10 杂晶比例 内侧∶外侧 6:1 1:0 0:2 7:3