May2009Vol.58

No.5

铸造

·427·

FOUNDRY

新材料·新工艺

抽拉速度对高温合金DZ125定向凝固中缩松的影响

冯广召，沈军，邹敏佳，刘林

（西北工业大学凝固技术国家重点实验室，陕西西安710072）

摘要：研究了不同抽拉速度下镍基高温合金DZ125定向凝固试样中显微缩松的分布、变化规律。结果表明，在一定抽拉速

度范围内（v≤100μm/s），随抽拉速度增加，定向凝固试样中缩松水平降低。v=50μm/s时试样中缩松水平约为v=5μm/s时缩松水平的10%，v=100μm/s时试样中的缩松水平约为v=50μm/s时缩松水平的70%~90%。随抽拉速度增大，一次枝晶间距和二次枝晶间距减小，枝晶发生细化，抽拉速度对缩松水平的影响主要由枝晶间距的变化引起。

关键词：镍基高温合金；定向凝固；抽拉速度；显微缩松

中图分类号：TG132.3+2文献标识码：A文章编号：1001-4977（2009）05-0427-04

InfluenceofWithdrawalRateontheMicro-Porosityof

Super-AlloyDZ125inDirectionalSolidification

FENGGuang-zhao,SHENJun,ZOUMin-jia,LIULin

（StateKeyLaboratoryofSolidificationProcessing,NorthwesternPolytechnicalUniversity,

）Xi'an710072,Shaanxi,China

Abstract：Directionalsolidificationexperimentswerecarriedoutonnickelbasedsuper-alloyDZ125

underwithdrawalratesof50μm/s,50μm/sand100μm/sinordertoinvestigatethedistributionandvariationofthemicro-porosity.Theresultsshowthatwiththeincreasingofwithdrawalratethemicro-porositylevelofthesamplesdecreases.Themicro-porositylevelatv=50μm/sisabout10percentofthatatv=5μm/sandthemicro-porositylevelatv=100μm/sisabout70-90percentofthatatv=50μm/s.Theprimaryarmspacingandthesecondaryarmspacingbothdecreasewhilethewithdrawalrateincreases.Theinfluenceofwithdrawalrateonthemicro-porosityleveldependsonthearmspacing.

Keywords：nickelbasedsuper-alloy;directionalsolidification;withdrawalrate;micro-porosity镍基高温合金DZ125具有良好的高温力学性能[1]和工艺性能，在航空、航天等领域有广泛应用，多用于制造航空发动机涡轮叶片。但该合金在凝固过程中容易出现各种缺陷，如偏析、热裂、黑斑、缩松等[2-7]。其中，缩松作为一种重要的凝固缺陷容易在叶片内部产生应力集中，降低叶片的力学性能，成为影响发动机寿命的关键因素。因此，如何通过改变合金凝固过程中的工艺参数（如凝固过程中的抽拉速度[8]、固/液前沿的温度梯度、合金的冷却速率等）以降低组织中的缩松水平就成为当前提高航空发动机涡轮叶片性能的主要任务之一。J.LecomteBeckers[7]，K.C.Antony和Q.Z.Chen[14]等人研究了合金中的某些元素对缩松水平的影响规律，认为不同元素对缩松形成有不同的作用。H.S.Whitesell[5]研究了凝固参数变化对定向凝固过程中缩松水平的影响规律，但主要研究的是不同加热温度亦即不同温度梯度与缩松水平之间的关系，而对于抽拉速度与缩松水平之间关系的研究还不够深入，

收稿日期：2008-12-08收到初稿，2009-02-23收到修订稿。

（：

有必要对其进行更进一步探索。

笔者利用定向凝固技术，研究了抽拉速度大小与镍基高温合金DZ125中缩松水平之间的关系，分析了枝晶组织在缩松形成和发展中的作用，为该合金在实际生产中的应用提供试验参考。

1试验方法

试验采用宽调速定向凝固设备（图1）。该设备上

部利用电磁感应器加热石墨体，再通过高温石墨体的辐射来加热和熔化合金，下部利用多元低熔点的液态合金进行冷却，凝固前沿的温度梯度可由冷却液界面至隔热板底部的距离h调节。试验中为减少电磁场对定向凝固过程的影响，采用厚度为10mm的高纯石墨体，以产生足够的屏蔽。

试验选用内径为12mm，长为120mm的Al2O3陶瓷管坩埚和直径为11.8mm，长为110mm的DZ125母料，在保持加热温度、真空度等主要工艺参数不变的情况下，