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本文采用金相显微镜、扫描电镜分析以及热力学模拟的方法,研究了凝固温度和冷却速率对GH742合金在凝固过程中的组织形貌、元素偏析、液相密度和相反应的影响,借助公式从理论上分析了GH742合金均匀化所需要的合理工艺,并通过前人的试验研究得以验证。
研究发现,凝固过程中随着凝固温度的降低,液相中的Nb和Ti元素偏析逐渐加重,液相密度逐渐增加,同时,由于MC从液相中直接析出,导致其周围区域的合金元素发生了重新分配,这种成分的不均匀性又导致局部液相密度的不均匀性。
随着冷却速率的增加,合金组织越细小均匀,二次枝晶间距越小。当冷却速率在1~6℃/min范围内改变时,冷速越低,Nb偏析越严重,0.5℃/min和10℃/min时,Nb偏析减小。对于Ti元素,5种冷却速率对其偏析影响并不大。液相密度随着冷却速率的增加呈上升趋势,但是上升的幅度并不相同,0.5℃/min和1℃/min时,同温度下液相密度最高,在终凝阶段,液相密度有所下降,3~10℃/min时,液相密度逐渐上升,10℃/min时整个凝固阶段液相密度始终上升。随着冷却速率的增加,枝晶间的MC并无实质变化,只是组织更细小均匀。
本文中讨论的GH742合金均匀化动力学方程可以从理论上很好地预测均匀化参数,这点已经由前人的试验结果得以证明。残余偏析指数作为一个反映合金均匀化处理后的显微偏析情况的参数可以很好地与均匀化温度、时间以及冷却速率联系起来,从而能更加完善地指导工业生产中GH742合金的均匀化过程。