一種定向高溫合金DZ417G鑄造缺陷形成機理研究.pdf

1、高溫合金渦輪葉片作為航空發(fā)動機和工業(yè)燃氣輪機的關鍵部件，其性能與凝固組織密切相關。其中，顯微疏松、取向偏差大、粗大組織等鑄造缺陷會顯著影響葉片性能。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，對制備高冶金質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常出現的鑄造缺陷問題，以鎳基高溫合金DZ417G模擬葉片為研究對象，采用熒光檢測、金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、電子探針(EPMA)

2、等檢測手段和分析方法，研究了工藝參數和組合方式等因素對DZ417G定向高溫合金葉片變截面鑄造缺陷和顯微組織的影響。主要結果如下：
　　通過對不同工藝參數（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計發(fā)現，葉片變截面位置顯微疏松含量在靠近中心圓柱側比靠近爐壁側高一個數量級。在1480～1580℃的澆注溫度范圍內，隨著澆注溫度的升高，變截面靠近中心圓柱側顯微疏松含量先增加后減小，而變截面靠近爐壁側顯微疏松含量略

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;當澆注溫度為1550℃時，顯微疏松含量、γ/γ'共晶含量最高，碳化物尺寸最大;當澆注溫度在1520℃時，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不變的情況下，在1～10mm/min的抽拉速度范圍內，隨著抽拉速度的升高，變截面靠近中心圓柱側顯

4、微疏松含量逐漸增加，而變截面靠近爐壁側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針片狀轉變，碳化物尺寸減小，碳化物含量下降;當拉速為10mm/min時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。
　　葉片的生長方向對其顯微組織具有一定的影響，通過對不同組合方式下模擬葉片變截面位置顯微疏松的定量統計發(fā)現，當從榫頭向葉身方向凝固（正長）變?yōu)?/p>

5、從葉身向榫頭方向凝固（倒長）時，模擬葉片變截面內側的顯微疏松含量下降，而變截面中部和外側顯微疏松含量變化不明顯;組合方式由單層生長變?yōu)殡p層生長后，雙層葉片變截面位置的顯微疏松明顯比單層葉片嚴重;組合方式由雙層正長變?yōu)殡p層正長轉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側轉移到窄變截面內側，疏松分布面積減小，疏松含量減小。
　　通過對不同工藝參數和組合方式下模擬葉片變截面位置的鑄態(tài)缺陷的定量統計分析得到，適當提高葉片