文摘

综述文章,相关研究论文Ni-superalloy技术最新发展了为了提供一个了解最近的成就和潜在的进一步研究,在这一领域的研究和开发。本文研究的各个方面综述了镍基超合金,如生产方法,包括广泛使用的铸造方法,以及非传统的替代程序,新颖的技术,或某些合金铸造性能的模拟和预测。的论文进行审查是由分类分为4大类:生产镍基超合金,合金元素的影响,镍基超合金的物理和机械性能,在镍基超合金和缺陷。这个过程用于制造Ni-superalloy部分可以在生产过程效率产生巨大影响,最终产品的质量和性能,形成的缺陷。熔模铸造是最常见的一种方法让Ni-superalloy部分。制造涵盖了各种铸造方法用于研究镍基超耐热不锈钢组件,新开发的技术和方法来提高铸造过程产生更好的产品,和替代制造方法是和髋部处理。类似于生产过程,合金元素的作用也是非常重要的。即使是小的变化成分可以导致最终产品的显著变化。同时,这些合金元素似乎发展的更有效的新方法来控制产品质量,抑制缺陷的形成,提高材料性能,如蠕变和疲劳。因此,使用各种合金元素的影响镍基超合金铸件的彻底检查。 A material’s properties are its most important components. They assist the industrialist in selecting or developing a material based on the needs of the application/use. With this in mind, many researchers have conducted extensive research on physical and mechanical properties, as well as how to improve them. Fatigue life, stress rupture, creep properties, impact ductility, strain response, stress relaxation behaviour, and so on are some of the most important physical and mechanical properties of Ni-superalloys. This article thoroughly reviews various studies on these properties, how and by what factors they are affected, and how they can be improved. Another important factor to consider when making Ni-superalloy castings is defect formation, which can affect the properties of the final product. Freckle defects, hot tears, porosities, and slivers are some of the major defects that occur in Ni-superalloys during the casting process. This article also reviews in detail about these defects, how they form, and how they affect the final product. These defects were found to have a significant influence on a variety of properties, such as creep, fatigue behaviour, and fracture mechanism. Topics and areas such as reinforcement of Ni-superalloys with the help of CNCs and 3D printing of Ni-superalloys that can provide scope for potential future research are highlighted based on the above-reviewed papers.

1。介绍

一种合金是金属和/或其他元素的混合物在特定比例。合金的属性将个人的很多不同的合金元素,可以改变使用不同的技术。超合金是一种合金,专门设计制造零件,将受到极其艰苦的条件下,普通金属和合金不能承受,因此过早失败。由于优越的机械和物理性能,超合金可以忍受恶劣的环境就像那些在燃气涡轮机,火箭/飞机引擎、核电站、军用车辆,和卫星。他们可以生存的极端温度、压力和高腐蚀/侵蚀环境同时给伟大的机械性能和寿命长。他们有较高的机械强度和高温蠕变强度、良好的表面稳定性,改善氧化和耐蚀性。镍基超合金,镍的主要成分是最常用的超合金,由于其优越的物理机械性能,给他们一个广泛的应用程序。本文仅针对镍基超合金。表1列表中使用的各种Ni-superalloys研究本文中讨论。

2。这项研究的目的

使用Ni-superalloys近年来已经飙升由于其通用性,广泛的需求和应用,和优越的物理和机械性能,尤其是在高温下。这促使研究人员精心研究的各个方面Ni-superalloys(如图1),为了更好地理解他们,独特性,优势,改善/发展。这导致许多进步的生产和性能。本文的目的是审查最近的技术进步和成就领域的镍基超合金,并为今后的研究提供指导范围。进行了大量的研究在过去的十年里各种制造镍基高温合金零件的制造过程,不同的制造方法及其优化、合金元素成分的影响,这些合金的物理和机械性能,在这些合金缺陷的影响。在本文中,我们回顾了102年的研究论文调查和试验等方面的镍基超合金1^圣4^th的一代。我们提出深入叙述评论文章强调许多最近的发现,帮助在镍基高温合金技术的进步和改善。

3所示。镍基高温合金制造的组件

大部分的镍合金是由使用一个在布里奇曼炉熔模铸造过程。首先,熔融金属倒入一个铸造外壳由投资泥浆,这是保持炉的热室。金属是倒后,壳逐渐卷入热室冷室分开,铸件的冷却。各种铸造技术和方法可以结合使用过程改善铸造过程的某些方面,从而影响最终产品的性能。一些铸造参数或条件也会影响最终的属性。除了铸造方法,一些替代方法研究生产Ni-superalloy组件也进行了综述。

3.1。铸造镍超合金的铸造方法的影响,技术和参数对最终产品

组件由Ni-superalloys通常在布里奇曼炉使用熔模铸造过程中,因为它是最具成本效益的之一,简单,高效的生产方法。各种技术,如高凝固(小时),液态金属冷却(LMC)和定向凝固,可以结合使用过程改善铸造过程的某些方面,如提取率、热梯度、冷却速度和冷却等温线的形状。所有这些因素可能导致最终产品具有不同的属性。等铸造参数、模具几何和壳牌泥浆的内容,也可以影响最终铸造或产品的属性。因此,当涉及到铸造镍基高温合金组件,有两个非常重要的因素,发挥重要作用在影响最终产品的性能。他们是铸造方法和所使用的各种铸造技术,用于铸造铸造参数和条件。定向凝固的过程(DS)是指确保谷物生长在一个方向,导致连续和完整晶格。DS主要是通过铸造的协助下布里奇曼炉,铸造的运动从热室冷室在固化促进晶粒生长在一个方向。这种均匀的晶体结构可以帮助改善机械和物理性质。许多实验和模拟研究进行了探讨和优化DS Ni-superalloys的过程。 The DS process is widely used in the production of Ni-superalloy castings, particularly turbine blades with a single crystal (SX) and columnar grain structure. Controlling solidification process parameters such as solidification rate and temperature gradient ensures that the desired macro and microstructure is obtained in turbine blade castings made of Ni-superalloys. One study [15)利用ProCast仿真软件运行温度分布的数值模拟和DS的过程。DS过程各种参数的影响,如温度梯度,凝固速率、冷却速率,和液相线等温线的形状相对于热挡板,都是建立在把杆的高度使用数值模拟的数据。研究发现,凝固条件不断变化以及组件作为凝固过程的高度。此外,冷却速率被发现最高的铸造和冷却板接触,冷却速度和冷却板的影响和热梯度被发现显著减少超出临界高度。热梯度逐渐减少视为凝固,凝固前沿进展,表明日益增长的热阻合金在凝固。研究还发现,糊状区增加的高度提取率增加。液相线等温线也观察到改变撤军率和高度变化而远离冷却板。的液相线冷却板附近的等温线的形状凹了进去,它改变了一个凸形状,因为它离开与凝固冷却板向前发展。当使用提款率低,等温线倾向于冷却环,而向中央倾斜杆高退出率。等温线的形状在晶粒生长产生影响。 A liquidus isotherm with a flat shape was observed to induce grain growth in the direction most parallel to the symmetry axis. Occasionally, stray grains were formed during the DS process. These grains should be avoided in order to maintain superior casting quality and properties. As a result, one study [60]关注使用模糊控制算法来动态改变提取率用来防止杂散颗粒的形成。提取率变化计算使用的宽度等输入参数糊状区,温度差异在铸造模具接口(ITE),尽管和变化。根据铸件的结构特点,研制了多变量模糊规则。研究建立了一个模糊控制模型,分析了仿真过程的数据在实时跟踪几个关键变量为了改变撤军率相对于其他因素为了找到优化参数没有缺陷铸件的生产。过程发现帮助DS模型的设计与高温度梯度、扩张过程的窗口,没有缺陷铸件的生产。

技术,如DS过程,这有助于东方谷物在一个特定的方向,也可以发挥重要作用在谷物和树突Ni-superalloy铸件的增长。这是专门调查研究[61年]。利用数值模拟技术,研究人员调查了镍基高温合金铸件的显微结构的演进DS过程中发生的。探讨显微结构的演进,溶质扩散模型加上宏观温度场和内消旋纹结构模型用于这项研究。冷却曲线和颗粒结构实验结果的数据被用来验证仿真结果。最初的核的增长和枝晶臂间距也使用macrosimulations调查。在这项研究中使用的温度测量和数值模拟被用来验证模型提出了研究并确定DS过程中凝固时间。有人看见一个线性下降温度分布沿模具长度。过冷壳模具和高温合金冷却板造成的被观察的距离大约20毫米的铸造基地。观察温度分布是不断变化的。晶粒结构,开发了热流的方向持续增长的概率最高。 As a result, only a portion of the grain with the preferred orientation continued to grow in the preferred direction. Grains with unfavourable growth directions were observed to stop growing at the expense of columnar crystals with growth directions parallel to the heat flux direction. The decreasing grain numbers observed as the distance between the chill plate and the casting base increased characterized this competitive growth of grains. Temperature gradient and cooling rate were coupled with macro temperature field and grain structure simulation results, and adiabatic boundary conditions were set up on all four sides of the model. The study discovered a 4-fold symmetry of a “cruciate flower” in the secondary dendrite arms, as well as initial tertiary dendrite arms developing immediately behind the secondary dendrite tip, which had grown in a perpendicular direction with random spacing, relative to the secondary arms’ growth direction. The competitive growth was also observed to cause a decrease in grain numbers as the cross-section’s height increased. As a result, the dendrite arm spacing increases. Dendrite tip growth was sufficiently slowed by intensified solute field interactions between adjacent dendrites and rejection of solute into the melt. Secondary dendrite arm coarsening was observed as a result. As the solidification process progressed, a few dendrites developed misalignment angles. Misalignment angles were seen to significantly affect the competitive dendrite growth. Moreover, for large misalignment angles, the competitive phenomenon was seen to start quickly at grain boundaries (GBs). The secondary arms were also seen to be flourishing and branching at diverging GBs. Observing one initial seed revealed the preferential growth of many typical cross-shaped solidification structures in about a 100 different directions. The free growth of dendrites and coarsening of the primary trunk of the dendrites along with side branching were also seen. Severe competitive growth was seen to take place because of an increase in the number of secondary dendrite arms originating from the primary dendrite arms, as solidification progressed. Also, the uneven fluctuations in the temperature of the components was seen to cause quicker growth of dendrites with the preferred orientation while the elimination of other dendrites took place as a result of their growth being blocked, and adjustments to the dendrite arm spacing was observed to happen accordingly. Finally, stable dendrite growth with equally distributed dendrite arm spacing was observed. Another study [One hundred.)进行了比较正常的DS过程发生在布里奇曼与向下的定向凝固炉(DWDS)技术。DWDS技术,DS发生在一个向下沿重力方向的冷却板组件的顶部,相比常规流程中DS发生对抗重力。这项研究表明,与典型的布里奇曼DS铸造工艺相比,DWDS过程有能力生产10 - 12倍的热梯度,从而确认DWDS卓越的散热能力的过程。获得的热梯度大大高于DWDS过程被认为有助于维持一个稳定的液体/固体界面,即使在非常高退出率,从而降低缺陷的形成。布里奇曼样品相比,显著细化的主要和次要树突也看到DWDS样本。布里奇曼样本很少但大型低共熔池,而DWDS样本被认为有无数小低共熔池。的大小γ′阶段样品由DWDS被认为是小于42 - 48%γ′相出现在布里奇曼炉样品。DWDS也减少了孔隙大小的样品的显微疏松43-57百分比。Cr的分离系数、密苏里州和Co布里奇曼固化样品被发现是大于1,表明这些元素到树突核心的重要隔离。在DWDS样本,观察上述元素的偏析系数波动在团结。这些元素也没有显示出强烈的倾向于隔离到树突核心或枝晶间区域。此外,当DWDS固化CMSX-4样本布里奇曼样品相比,分离系数W和显示一个较小的偏离团结。

众所周知,定向凝固组件有优越的特性。这是进一步研究实验,证实了应力破坏的性质,镍基超合金最重要的属性之一,在一项研究[33]。研究相比DS Ni-superalloy铸件的微观结构和应力断裂性质和多晶体Ni-superalloy铸件。K24高温合金被用于创建各向等大的多晶体材料为严酷的环境。然而,在极高的温度下,GBs K24高温合金的等轴晶粒结构损伤积累,成为一个有利的网站与裂纹增长甚至出现的早期阶段使用。DS过程用于生产柱状叶片和方向的晶粒结构,解决了这一问题。只有几柱状颗粒在DS铸件有一个首选的结晶方向平行的方向。缺乏横向的GBs也观察到在这些铸件,因此,DS铸件应力破坏生活的明显高于多晶体的铸件。的微观结构和断裂属性定向凝固镍基高温合金DZ24通过修改K24也比多晶体K24高温合金在这项研究中。DS标本用真空精密铸造。断裂试验进行了大约196 MPa的压力和温度约为975°C。 Both as-cast K24 and DZ24 alloys were found to exhibit serious dendritic patterns while studying their microstructure. And their microstructure was seen to be composed of carbides,γ,γ′,γ/γ′低共熔池。完全删除现有的树突结构在这些合金在热处理。和一个粗的全部溶解γ′和γ/γ′到共晶区域γ观察矩阵。进一步观察DZ24合金的显微组织显示,再沉淀的罚款和定期立方γ′阶段。在衰老过程中,由于碳化物的反应与矩阵,包络的M₂₃C₆和M₆C碳化物和γ′相在MC碳化物DZ24合金中可观察到。DZ24合金被认为有一个破裂时间的2倍K24合金。进一步调查K24合金的微观结构显示更大的间距γ′沉淀,而的体积γ′阶段被认为是小。因此,没有γ′漂流的时候破裂压力测试观察。DZ24合金,由于相当高的体积,间距γ′沉淀被视为更近,γ′漂流被认为发生在应力破坏的条件下。高体积分数的和常规的体积γ′沉淀被提供更好、更优在这些合金断裂阻力。研究证明的优越性DS与K24相比DZ24高温合金铸件。一个高度类似的研究(57)做了比较分析样品的微观结构和力学性能,是传统铸造,用DS的过程,用单晶(SX)铸造过程。IN939高温合金被用于这项研究。< 100 >晶向被几只表现出柱状颗粒在DS示例中,虽然SX铸造被认为完全只是一粒。机械性能比较的样本的应力破坏生活。应力破坏生活,在相似的条件下,计算了铸态样品(DS)和热处理(多晶体和SX样本)样本。测试SX和多晶体样品热处理后才发生。所有铸的样品被认为有一个空心的树突微结构γ固溶体,金属间化合物γ的阶段,MC-type主要碳化物。的γ相的体积分数和二次M的形成₂₃C₆在热处理碳化物被增加。也见过应力破坏生活的改善γ与热处理相的体积分数增加。SX铸件被认为有高应力破坏优越生活相比,DS铸件,尤其是多晶体铸件。GBs被认为是弱点的微观结构。GBs的消除SX铸件占断裂的不同的生活。就像DS过程提高最终产品的质量,还有一些其他技术可以随着DS执行过程为了产生更好的组件质量。其中一个方法是使SX组件。这些组件是由一个单一的晶体,从而消除GBs的存在和与它相关的缺陷。这可以帮助提高最终产品的质量,见上面的研究综述。SX铸件由利用一种现象被称为竞争增长,谷物,形成最初的冷却互相竞争来维持自己的增长,从而消除其它谷物的生长。这个过程的最后,只有一粒会生存,这粮食将继续稳定增长方式,使整个组件,从而形成一个单晶组件。 Grain selection refers to the process of selecting a grain through competitive growth. Grain selection is done during the DS process with the help of a grain selector unit, which is made up of a starter block and a grain selector. The efficiency of the grain selection process can be influenced by varying the properties of these components, and grain selection research was carried to optimize it. One such study [49)是专门收集信息进行螺旋一粒一粒选择器帮助选择而铸造SX组件和如何影响晶粒取向过程中。SX铸件有优势在DS或常规铸件的[001]晶向的方向与合金成分的方向沿着杨氏模量最低价值和组件的轴平行。SX的蠕变阻力叶片沿纵向方向改善这个定向取向变得更加准确和接近[001]。即使轻微偏离这个轴向方向可能导致显著减少蠕变性能。一粒一粒在螺旋结构进化的过程选择器在DS是检查在本研究探讨粮食选择机制发生在螺旋通道。螺旋纹的效果选择器几何晶体取向和谷物选择螺旋通道了。许多螺旋纹具有不同几何图形的选择器被用于这一目的。螺旋旋转直径保持不变,平均热梯度为45 K /厘米。研究显示启动器块的主要目的是优化晶体取向、35毫米是理想的起动器块长度实现最佳的晶粒取向。选择,在谷物接近螺旋通道的内壁被选为最终的单晶。 Further research revealed that new tertiary dendrite arms grew from secondary dendrite arms in a direction parallel to the primary dendrites near the inner wall, thus causing dendrite overgrowth far from the inner wall. This study also aided to correlate grain deviation angle to a variety of factors, as shown in Figures2和3。晶体取向的x射线衍射分析表明,增加螺旋厚度或角不会引起任何显著改变晶体取向。陶瓷模具的温度的增加和提取率,另一方面,观察优化晶体取向。然而,当提取率增加到200 mm / s在这项研究中,选择一个SX结构被发现是不可能的。它也发现粒数随着浇注温度的增加逐渐下降。螺旋部分的主要功能是确定为确保生存的唯一一粒一粒的完成选择过程,发生在螺旋通道。几何阻止竞争造成的晶粒生长被发现在粮食的主要机制辅助选择螺旋部分。粮食选择螺旋选择器被发现没有影响晶体取向、和螺旋几何被发现没有影响晶体取向。浇注温度被发现有一个很大的影响在SX取向和谷物纹理起动器,和SX铸件小角度的偏差是可以实现的导致浇注温度降低或增加约1460°C。另一项研究[56]调查谷物的帮助下选择进行仿真和实验验证的结果。ProCAST软件被用来运行基于细胞自动机模拟有限元(咖啡馆)模型。螺旋纹选择器是由两部分组成:helicoid-shaped螺旋部分和一个圆柱形的开始。的初始角螺旋,螺旋(r)、起动器块的高度(H)、螺旋直径(D),螺距的长度(Lp)和直径螺旋面(d)是用于设计一个螺旋纹的各种参数选择器。本研究调查了谷物选择过程利用各种修补上述获得的螺旋的设计参数。本研究一个圆柱体的起动器块模型维度的15毫米×100毫米。DS实验进行了真空炉。在这项研究中,DD98,第二代Ni-superalloy,使用。观测表明,维持一个稳定的范围内选择器的尺寸的晶粒取向和选择的关键是高效单晶。起动器块(15毫米)直径是固定的,起动器的高度不一20至30毫米。而固定的螺旋(1部分r)和螺距的长度(30毫米),初始角度和直径值45°-65°范围和10到16毫米,分别。仿真结果表明,起动器块25毫米,高度螺旋部分直径15毫米,最初的45°角的最优参数,鼓励单晶的成功和有效的选择关于热条件和研究中使用的炉。数据与这些发现数据中以图形的方式描述4- - - - - -6。这些发现证实了实验结果。一粒一粒中晶体取向的变化选择螺旋出现被视为不稳定增长的结果在当地引起波动的树突热条件。一个类似的实验62年)也做研究一粒一粒选择和晶粒取向由选择器使用不同的高温合金,DD6。本研究也显示了类似的结果与前面。仿真结果在这两项研究被认为同意实验结果。上面有一个非常熟悉的研究进行了研究粮食的选择。但是,在这项研究中(97年),一粒的影响选择器的结构参数和凝固过程的其他方面对谷物选择也被调查。本研究采用实验和仿真的方法来研究螺旋的结构设计和谷物选择选择器。开发了用于粮食选择器的两个模型使用细胞automation-finite差异(CA-FD)方法:传热模型和三维微结构的增长模式。后,模拟被用来验证的晶粒取向分布,温度场分布和微观结构。这项研究还包括晶粒生长模型基于溶质平衡和热辐射模型。DS过程和颗粒之间的关系选择机制进一步研究使用仿真工具。能量转移在DS与6种方式被认为是极其复杂的传热。这是发现辐射和热传导传热的两种主要方法。在这项研究中,SX组件由DD6 Ni-superalloy。获得的冷却速度值温度测量和仿真结果是几乎相同的。 It was also discovered that the chilling effect caused the simulation fluctuated at the start. During the early stages of solidification, a large number of small grains were observed at the bottom. However, the sizes of these grains were observed to gradually increase with increasing solidification height and progress. However, once the solidification height reached a certain value, the size of the grains did not increase any further and remained constant with further increases in solidification height. The grain density curve of the starter block was observed to have three possible sections based on grain density distribution: the exponentially decreasing zone, the linearly decreasing zone, and the stable zone. The inclined S/L interface along the spiral part was found to be responsible for the complete destruction of the unidirectional heat flow. This was observed as a result of the lower heat transfer efficiency of mould versus heat transfer through metals. The inclination of the S/L interface and the isothermal surface occurred as a result of the majority of the heat flowing along the spiral tunnel. The efficiencies of spiral selectors were found to be highly dependent on their respective geometries. The efficiency of the spiral improved when a smaller take-off angle, a shorter pitch length, a smaller diameter of wax wire, and a comparatively larger diameter of spiral rotation were used for the same pitch lengths. During grain selection in the spiral part, most grains were seen to be strained and eliminated. Horizontal growth and expansion of grains formed near the lower edge of the spiral part’s cross-section were observed. Furthermore, decreasing the spiral angle increased the number of grains blocked and eliminated. Therefore, a direct geometric constraint on primary dendrite growth in the vertical direction was seen in the spiral selector. During selection process, higher starter block heights (h_b)被认为更好的控制和限制谷物的数量进入螺旋,但起动器块很大的高度被消耗很多额外的金属铸造,因此时间。限制谷物的数量进入螺旋部分也被视为影响螺旋隧道直径( )。一旦一个SX结构完全填充一个特定部分,螺旋的底部部分之间的距离,本节是单晶选择高度(Hs)。图7描述商品的平均价值增加而增加基于从这项研究中获得的数据。粮食选择效应被认为是由于减弱,由于低数量的谷物进入螺旋部分。一个更小的由于低数量的谷物进入螺旋部分。一个更小的观察帮助更快的晶体的选择过程。此外,当值很低,一个更广泛的水晶被选择范围。然而,但表面上的位置H_年代观察高度不稳定。这是观察到的结果低数量的谷物进入隧道加强粮食选择随机性。相反,一个高值被选择的随机性,使减少粮食H_年代价值显得更加集中。因此,被认为在很大程度上影响了SX选择过程,选择器的结构强度,选择效率。此外,当螺旋直径(d_年代)是固定的,螺旋节距(h_年代tan)被认为是成正比θ。因此,大型物料消耗和增加凝固时间观察高h_年代值。图8显示效果h_年代对SX选择高度遵循类似的趋势效应对SX选择高度。此外,为一个常数h_年代值,d_年代被晒成反比θ。此外,随后凝固顺序不是液体区域的顶部螺旋部分。研究表明,杂散颗粒的成核和增长可能发生在过冷区域,可以显著提高粮食选择过程失败的机会。由于水晶的偏心布置,糊状区观察略凸和倾斜。相反,倾向程度被发现低,对晶粒生长的影响和方向被认为是可以忽略的。它达到螺旋器的顶部,成功SX被选择。尽管许多研究集中在一粒一粒的选择选择器产生SX铸件,粮食选择器还可以帮助实现一个特定的晶粒取向。一项研究[6)特别关注这个问题,而是Z-form谷物选择器使用的螺旋选择器来检查它的起飞角度的影响在SX谷物选择和定位。偏离方向的颗粒非常重大缺陷发生在SX超合金在DS的过程。SX高温合金样品由Ni-superalloy MM247LC用Z-form谷物选择器修改布里奇曼法用于这项研究。Z-form 2 d选择器是由3部分组成:一块起动器,连接器,z-selector。当粮食选择器的起飞角度很小,随着树突增长到Z-form谷物选择器,增长许多树突除了Z-form粮食附近的的选择被认为是有限的,墙上。因此,小起飞角被认为使成功SX的选择。然而,大偏差角幸存的树突观察因为幸存的树突没有接线的核心颗粒的起动器块选择器,但是从外的部分。而向外谷物流浪谷物,最后主要谷物生长通常的树突连接管的核心。因此,当使用选择器有大起飞角度,小偏差角度观察。但是选择单粒的机会减少。 The study also revealed that the dendrites most likely appeared on the inner side of the turns, as the coarse phenomenon of dendrites in the <001> direction was observed at the turns after corrosion. Also, the lateral dendrite appeared on the outside of the turn at the second bend of the Z-form. The homogenization effect of diffusion and solute distribution coefficient were the main factors influencing dendritic segregation during the DS process. Changes in elemental segregation were mostly seen to depend on the homogenization effect of the diffusion. However, the spreading distance and the diffusion time were the main factors influencing the dendritic segregation. In addition to this, it was also seen that the competitive growth of dendrites caused by their coarsening was simultaneously accompanied by the nonuniform concentration distribution of elements in the dendritic region. This was seen to positively influence the blocking effect that was seen to occur during the grain selection process. It was also seen that the outer side of the Z-form grain selector’s 2^nd转折点是树突的粗化。枝晶粗化主要是由侧树突展出。和2^nd转折点的内心一边观察是不那么容易枝晶粗化。的粗化树突主要受到非常快的变化发生在这些转折点热流矢量。进一步的调查显示,这导致缓慢的溶质扩散和积累这些转变,减少冷却和凝固速率,最终枝晶粗化。虽然许多研究关于粮食选择器集中在螺旋器部分,一个特定的研究(95年)集中在起动器块对DS的单晶镍基超合金的影响。起动器块影响参数对谷物的选择和选择机制在这项研究检查。研究用实验程序优化起动器块参数正常。起动器块,谷物选择机制主要由两个因素:影响谷物的竞争生长的初始阶段和最后封锁墙。的Ni-superalloy CM247LC被用于这项研究。谷物中选择启动块被认为发生在2阶段:竞争性增长(1^圣阶段(2)和模具壁的屏蔽效果^nd阶段)。电子背散射衍射(EBSD)结果表明,平均偏离4的< 001 >取向不同的谷物从起动器块直径不同,高于20°。此外,颗粒直径是有很少或没有影响他们的冷却或成核。各种等轴晶体不同的< 001 >取向被认为成核播种部分的底部区域。同时,熔融金属之间的热量的传递,冷却板导致温度低于合金的液相线。进一步检查显示,有粮食的< 001 >取向偏差的变化中发现的4个不同起动器块,作为他们的高度变化。关于这些趋势数据,随后晶粒取向偏差角图形表示在图9。也看到,起动器块直径的增加导致增加的熔融金属消耗。虽然减少起动器块直径被改进和进一步优化晶粒取向的过程,有一个罩直径太小被伤害起动器块质量和粮食选择效率。最小的直径也看到阻止必要数量的谷物获得进入选择器。相比之下,一个非常大的起动器块直径被允许令大量的谷物进入选择器。有关此描绘在图的数据10。也发现,最小的起动器块直径的不稳定造成了严重的液相线和等温线,导致< 001 >取向偏差增加。另一项研究[4)集中在二维纹理选择器的效率在铸造和镍基SX超合金的凝固。本研究调查了新设计的高效二维具有不同几何参数的选择对于竞争力的增长和粮食选择发生在它。研究显示显著降低粮食数据选择器的高度增加。这被认为是伴随着颗粒逐渐增大。大大减少价值证明了新的2 d选择器的效率高的谷物中发现的选择器。增加偏心距离被认为导致减少选择高度,如图11,从而表明增加2 d选择器的选择效率随着偏心距的增加。然而,结构不稳定观察偏心距离增加时超出20毫米。这项研究表明,有一个大偏心距和小厚度的谷物选择过程更有效率。2 d纹理选择器的选择器部分的稳定考虑,一个古怪的8毫米的距离和厚度3毫米的推荐。厚度3毫米或更小的时候,一个单一的粮食被选择。降低这个值被认为使粮食选择器更有效。类似的结果被偏心距离8毫米以上时使用。

除了使用传统的布里奇曼炉DS铸件,采用其他技术来获得与SX DS铸件结构。研究已经完成等技术来发现有益的传统技术或过程。一个这样的研究(63年关注一个液态金属冷却(LMC)过程。本研究旨在预测LMC过程中微观结构演化和温度分布。在这项研究中,macro-micro网格的耦合问题处理了插值算法。溶质分布也考虑定义树突的生长。实验结果被用来验证该模型。被用于不同的提现率进行大量的模拟研究。与低熔点液态金属温度作为冷却液在冷却区LMC过程中更有效地提取热量通过热对流和传导。采用这种方法被提供很多好处,尤其是在镍基高温合金零件维护DS和SX微观结构与大型横向部分通过巨大的热量提取。有3个模具之间的散热方式,外壳,和周围环境在LMC过程:辐射、传导和对流。内消旋晶粒结构、microdendrites和宏板铸件的温度场模拟的帮助下在这个研究多尺度耦合模型。 It was observed that the withdrawal rate used had a strong influence over the heating and cooling efficiencies of the DS process. For all withdrawal processes, at the initial stage, the length of the mushy zone was seen to be narrow. As the liquid fraction was seen to slowly increase for all withdrawal processes with progress in withdrawal and solidification, the mushy zone length was seen to increase/widen, proving the chill plate’s high heat extraction efficiency at the initial stage compared to the subsequent stages. However, the value of the mushy zone length was seen to vary with varying withdrawal rates considerably. Moreover, slight changes in the mushy zone and large range of fluctuations concerning certain other changes were observed in the study as the solidification fraction increased. Furthermore, having a flat and narrow mushy zone was seen to help reduce solidification defects. In the LMC process, the solute distribution in the vicinity of the dendrite tip where fluid flow occurs was seen to be affected by the mushy zone’s curvature formed across the width of castings. The primary and secondary dendritic arm’s growth was also seen to be affected by the mushy zone’s curvature. Preferential growth of grains and the primary dendrites angled towards the centreline of the castings, and the preferential growth of secondary dendrites towards the centre was seen to be caused due to the presence of a concave interface. The study revealed that the average deviations and number of grains decreased as the solidification rate increased, in the case of all withdrawal rates. The number of grains was also seen to decrease significantly when the height of the interface from the casting base was seen to drop below 20 mm. This was accounted for by the many grains having different orientations fiercely competing with each other during the initial stage of the DS process. Followed by this, rapid elimination of grains having huge deviation angles and grain orientation optimization were observed. With further increase in the distance, the competition between the grains was seen to be relieved and the number of grains was seen to gradually decrease. Likewise, decreasing average deviation angles were also seen due to the increasing distance of interface from the casting base. Dendrites having huge angles of deviation formed by the angle between thez设在和期望的方向增长落后于树突表现出很少或零偏差角度。粮食增长提供了优势,发展的方向是垂直于切线的等温线。还发现,主树突斗争是影响竞争力的主要因素增长与融合关系。二次枝晶臂的挣扎在接触位置低于S / L接口被认为导致竞争增长与不同的关系。撤退期间,在没有考虑液体的体积成核发生只有种子的成长放在DS铸件被认为的基础。因此,研究得出的结论是,竞争机制和分支展出期间初始种子的生长是唯一因素对最终的树突的发展。其他三个研究比较了LMC过程与小时的过程。其中一个研究[35)专注于铸造像IGT的叶片,所以研究收集的数据可以用来找到使用LMC制造IGT叶片的好处。初的布里奇曼法生产大型IGT叶片,最初冷却发生由于热传导的凝固铸造冷却板。在大型铸件的撤军,许多镍基超合金的导热系数很低使热量提取方法高度效率低下。因此,热的主导模式通过真空提取成为辐射。这导致了凝固前经历较低的热梯度。使用LMC过程是提高热凝固期间提取的一种方法。本研究的主要目标之一就是进行彻底LMC和布里奇曼过程的比较分析。这项研究表明,LMC过程中产生的热梯度高出2倍相比,那些在布里奇曼过程。和实验模型研究了在这项研究中,LMC过程被认为使铸件的撤军,2 - 3倍的速度中使用传统的过程。这是帮助实现冷却率高出7.5倍相比,传统的过程。 The S/L interface, which is affected by casting parameters, like cooling efficiency, heating efficiency, and withdrawal rate, was seen to have a strong impact on the number of grains that were misaligned and the shape of the interface. Freckling was eliminated, and the casting defects were seen to have significantly reduced when the S/L interface was found to be present closer to the floating baffles during LMC processes. Moreover, the study proved that favourable interface location and shape can be maintained even while using significantly high withdrawal rates while casting is done using the LMC process, thus helping in obtaining a highly refined microstructure with significantly reduced primary dendrite arm spacing (PDAS) values. When casting significantly large SX components with a DS columnar grain structure, the LMC process was seen to be extremely advantageous as it helped reduce the time taken for casting, reduce the number of defects formed during casting, and produce a microstructure that is highly refined. The other 2 similar studies [36,71年也比较小时,LMC过程的焦点并非IGT叶片但有一个更广义的方法哪一种可以有利于铸造镍基高温合金零件。LMC-DS和传统小时过程比较这些研究从实验和理论两方面。下列关于温度场分布,分析晶体取向,枝晶臂间距进行了两个小时和LMC流程。和LMC过程被视为在所有这些领域产生卓越的结果。更水平和狭窄的糊状区被认为达到了LMC过程较小时的过程。辐射被认为是小时过程中热量提取的模式。不同于小时,LMC过程,铸件被降低到一个液态锡槽和对流散热的主要模式。这是提供一个更大的热梯度在LMC过程相比,小时。谷物的平均偏差角被认为在LMC铸件比小小时的。树突,观察标本用LMC过程也发生了更好的改进。 More refined dendrites were also observed in the samples produced by the LMC process with reduction in PDAS values by 50%, due to higher thermal gradients, cooling rates, and better shielding of the cooling chamber from the furnace. The study proved the superior use of the LMC technique in casting Ni-based superalloys compared to the HRS method. Another study [16]讨论了影响铸造条件对高周期Ni-superalloys条件和微观结构的性质。1483年PWA Ni-superalloy被用于这项研究。本文侧重于微观结构的变化,以及它如何影响高疲劳特性。小时过程今天在行业最常用的凝固过程。两种不同的铸造方法(LMC和小时)和墙厚度的铸棒和板被用来改变凝固条件。发现,通过提高温度和冷却梯度或切换过程从小时到LMC,显微组织细化发生,减少pda和技术性能,描述了数据的价值12和13,减少碳化物的粗化,形成微孔率的数量和规模也观察到。也观察到有更精致的微观结构和优化铸造条件意味着更好的疲劳寿命;即。,the component survived the fatigue tests for more number of cycles and was able to endure higher loads. The study revealed that the fatigue life is the key to determine microstructural defects. The largest casting pore and shrinkage cavity are present in the sample when tested under commercial conditions. The fatigue life does not get much affected by the carbide size due to its small size. In the HRS condition, maximum carbide size played a major role, as they can be as large as the largest pore that was the cause for initiation of fractures. Further from this study, it can be concluded that the LMC process increases the fatigue life and reduces the pore size. The above studies on LMC prove its superiority compared to other casting processes used for manufacturing Ni-superalloy components. The LMC process was seen to refine the microstructure to a greater extent than other processes, supported by the data represented in Figures12- - - - - -17。显著提高冷却速率和热梯度LMC过程(中描述所提供的数据14- - - - - -15)对组织的各个方面产生巨大的影响,从枝晶臂间距表面缺陷的数量和类型。我们努力达到一个高的原因之一,它可以凝固过程中热梯度高有利于产品的质量。它可以完善微观结构控制枝晶臂间距,从而提高特定的机械性能。类似于使用方法如LMC和小时,辐射挡板也是一个完美的主意来增强热梯度和冷却速度。一个特定的研究(101年专注于如何有益的辐射挡板,尤其是内部辐射挡板。Ni-superalloys是在非常严酷的环境中使用,增强机械性能是必需的。铸件的微观结构具有显著影响大多数的机械性能。摘要标准(SRB)的引入,如何调整(ARB),或内部(IRB)辐射挡板影响微观结构和pda进行了研究。CMSX-4镍基高温合金被用于制造所需DS叶片。实验做了三次不同挡板分离效率。1^圣实验进行了一个圆形的模具和辐射挡板(SRB)有一个环形状和开放直径230毫米。这是放置在热室的保温。在2^nd实验,挡板的开是调整以匹配最广泛的截面倒杯和铸件适应辐射挡板。模具几何修改第三实验有氧化铝陶瓷管控制杆。然后,除了外部调整辐射挡板,内部辐射挡板也介绍了石墨垫圈之间通过安装放置在陶瓷控制棒。七个这样的困惑。分析冷却曲线的实验显示所需的时间达到液相线等温线使用SRB增加从小型到大型,ARB, IRB、分别和实验使用IRB的最高温度梯度和冷却速度。研究还表明,紧密匹配的轮廓挡板的开模具的外表面增加了热梯度随着模具高度。irb的介绍也有限的影响铸件上的加热器部分低于辐射挡板,因为高的热梯度。因此,铸造温度比实验,在更大程度上减少使用固体助推器或arb。也看到我们从实验一到三,热分离面积增加,这有助于提高热梯度。显微结构的研究表明,所有样品都与二、三级树突典型的树状结构。 The PDAS was found to vary along with the height of the cast blade. The largest value was achieved at the bottom of the casting, and the most negligible value was observed at the air foils of the edge for all experiments. It was also found that more favourable microstructure occurred as the baffle geometry matched the mould surface more. And thus the best microstructure was observed in specimens made with the help of IRBs, with ARBs performing better than SRBs. These data regarding PDAS are depicted graphically in Figure18。在这项研究中获得的pda与其他研究铸件的其他方法(相关数据的比较如图19)。和发现而pda这一研究获得的价值是低于其他一些研究中,一些研究雇佣了DWDS或LMC过程有较小的pda值,尽管使用挡板时获得的更高的热梯度。这证明了pda不是线性依赖凝固参数。调查的铸件宏观结构缺陷,发现缺陷如雀斑、低角度GBs,裂片,也不杂散粒表面上被发现。但是,根边缘的叶片表现出斑点。的最大长度雀斑链成立于标本用SRB的帮助过程,并观察到减少我们使用ARB流程。进一步减少雀斑链长度被视为我们使用irb。这是看到发生的结果增加了冷却速率和温度梯度。pda价值被大幅减少在使用irb。因此,不同于其他进程,促进thermosolutal对流较低,从而减少雀斑的形成的机会。 It was also seen that the flattening of the mushy zone occurred due to the significantly increased temperature gradient attained with the use of IRBs, thus reducing the radial flow and reducing the chances for freckle formation. But implementing IRBs were not enough to produce freckle-free blades. Some sliver defect formations were also seen in castings made. Although most of the blades obtained by the three experiments were sliver defect free, in the ones where this defect was observed, it was seen in the air foil and just under the platform extending to the blades’ top. In these blades, sliver defect formation and dendrite deformation were seen to occur due to increased levels of mould thermal stresses that were caused due to the increase in temperature difference ΔT和热梯度,以及模具和模具铸造的高度。irb的应用在生产IGT叶片被帮助达到更好的微观结构和缺陷与其他方法相比更少。这些结果进一步加强/验证由另一个类似的研究(39],irb帮助达到非常好的和优越的微观结构。

到目前为止,研究方法或技术如何用于制造SX超合金定向凝固影响最终产品或生产已经进行了讨论。但这些都是广义的研究。实现这些基本技术可能不足以产生优质的部分复杂的或复杂的几何或不同的晶粒结构,有时甚至部分可以最重要的是需要在特定的情况下。为了满足这些需求,新颖的技术开发生产铸件的预期的结果。一个这样的研究(44)集中在一个特定的技术,可以用来制造镍基高温合金铸件等轴晶粒结构。研究开发了一种新的基于interdendritic-melt凝固控制技术(IMSC)镍基高温合金铸件的晶粒组织和显著减少孔隙度水平。IMSC的基本概念及其影响阶段形成和孔隙形成IN792镍基高温合金的帮助下进行同步x射线衍射和定量金相学方法在本研究中。IMSC的研究显示,相比传统的生产方法,可以产生铸件没有收缩或孔隙缺陷,较小的微孔性,更大的树突臂间距、共晶(γ+γ”)地区略大的大小和MC碳化物。但IMSC被认为没有任何重大影响的相对数量的阶段形成的。IN792镍基高温合金研究中使用。IN792合金中钛的含量高是经常看到传授贫穷合金铸造性能,从而使这些铸件更容易热泪和疏。这些铸件孔隙形成为特征在许多先前的研究和模拟。和一些研究试图通过修改控制孔隙形成元素组成的合金。这样的一个研究表明,添加铪改善IN792高温合金的铸造性能。同时,它也是降低合金的初期的熔化温度,高频之间的反应和陶瓷模具也见过。而不是使用一种化学方法,监控和调整凝固参数和维护持续喂养的液体凝固前是一个有效的方法来减少孔隙度。然而,在某些关键结构部件的情况下,一个等轴晶粒结构者优先。 And this prompted the evolution of the thermally controlled solidification (TCS) technique from the usually used DS process. The TCS process was seen to help produce massive and complex thin-walled equiaxed castings more efficiently and effectively. But this technique was found to be incompatible with production of IN792 tube castings that had varying microstructures along the height instead of identical microstructures, which can only be attained by using a uniform mould temperature. Unlike the abovementioned methods, the IMSC process developed in this study was seen to successfully produce IN792 superalloy castings having an equiaxed microstructure and no shrinkage porosities and significantly reduced microporosities. In the conventional investment casting process, after preheating the ceramic shell mould, the molten alloy is poured into the mould maintained at a temperature that is most often below the solidus temperature of the alloy. The main factor distinguishing the IMSC method from the conventional investment casting (CC) process is that the shell mould used in the IMSC technique is retained at a particular temperature between the alloy’s solidus and liquidus temperatures once preheating of mould is complete. The microstructure and quantitative examinations performed in this study showed the elimination of shrinkage porosities and the significant reduction of microporosity in castings made using the IMSC process compared to the CC castings. Approximately a 5 times higher value for the volume fraction of microporosities was observed in CC castings compared to IMSC castings. Moreover, in CC castings, the porosity cluster sizes were also seen to be slightly bigger compared to the IMSC castings. Feeding of liquid present in the interdendritic channels into the interdendritic shrinkages was seen to be ensured by the use of IMSC process. Thus, porosity formation was seen to be prevented. The study also revealed that the dendrite arm spacing for IMSC castings were 2 times the value measured in CC specimens. This proved that the use of IMSC can help to reduce the alloy’s solidification rate and cause slower cooling. As per the SEM and OM data, a 0.8% volume fraction of MC carbides was seen to be maintained in both IMSC and CC samples. And this showed that the IMSC process did not have any kind of direct influence on the MC carbides’ volume fraction. But a small rise in the size of carbides was observed with the use of IMSC. The shape of the precipitated MC carbides was seen to significantly vary for both processes, with bar-shaped MC carbides formed in IMSC castings and block shaped MC carbides formed in CC castings. The eutectic (γ+γ”)地区的大小在IMSC铸件比CC标本。然而,共晶(γ+γ”)地区IMSC标本被认为有一个稍低体积分数相比,共晶区域CC标本。此外,γ阶段是存在于一个相对很少量IMSC标本。在这项研究中观察到的显微结构的变化是由铸件用的相对较慢的冷却观察IMSC方法。另一项研究[69年)调查的使用替代保温模块控制生产薄壁镍基高温合金铸件凝固。组件称为绝缘模块,该模块是一个圆柱形状的保温,不同壁厚以及它的高度和可以重复使用多次,已成功开发和全面测试,研究能力帮助盘子和高效生产的铸件晶粒微观结构。本研究实验中执行完成了IN713LC镍基高温合金。陶瓷模具所需的研究根据熔模铸造方法生产。在这种方法中,熔融金属被注入预热陶瓷壳/模具和允许巩固为了制造复杂薄壁铸件的涡轮叶片和叶片等轴晶粒结构。在涡轮叶片铸件凝固主要是见过的帮助下控制保温毯。绝缘毯被放置在不同的模具表面的表面区域,因此减少了冷却速率得到在某些选定的部分。对于薄壁铸件的生产发展具有等轴晶粒结构和由Ni-superalloys仍在进行中,甚至在最近一段时间。强调,只有少数的方法展示适合生产Ni-superalloy铸件晶粒微观结构。LMC过程中,的沸点很低,因此使用的液体冷却介质的冷却率高的铸件,因此不太有效的方法生产铸件的晶粒组织。 Manufacturing of large and complex castings with the desired microstructure was achieved with the help of the TCS, IMSC, or MTCS methods. But the time the mould was kept in the furnace after the melt was poured into it and the time taken to preheat the mould before pouring were seen to be longer in these processes compared to the process where a thermal insulation blanket was used. However, applying the insulation blanket to the mould surface was seen to be a difficult and time-consuming task to perform. It was found that providing the same solidification conditions during casting is very difficult, even though similar parameters like mould and pouring temperatures were used during the casting process. This was found to be caused due to the blanket’s uneven densification that happened during its installation onto the surface of the mould. The blanket attached shell moulds were seen to have poor recyclability and also pollute the environment. This study came up with a novel insulating module instead of using insulation blankets to control solidification during the casting of blades. The solidification control and control of thermal parameters during the casting process were achieved by selecting the module’s appropriate wall thickness and shape while keeping the used gating system’s and mould’s shapes in mind. The study showed that we could use the insulating module multiple times according to its material and shape. It was seen that mounting and dismounting the module onto the mould can be done very easily, quickly, and repeatedly. Based on these results, the study concluded that the insulating module, which allowed effective solidification control, can replace insulation blankets and shorten the manufacturing process of complex thin-walled Ni-superalloy castings having an equiaxed grain structure. Advancing the investment casting process for manufacturing components with complex shapes and thin elements has always been an incredibly difficult task for industrialists and manufacturers. Mainly, misruns occur quite often in as-cast components having complex shapes due to the development of solid skin due to freezing of melt while coming into contact with a colder ceramic mould. Thus, study [70年)是MAR-M247高温合金开发新工具,帮助身体模拟皮肤形成一个组件进行熔模铸造。一个立体像系统被用来执行这项研究。陶瓷管是用来研究铸造的影响在皮肤的形成。一个洞穿孔在陶瓷管的上腹部放置k热电偶。这热电偶测量温度在陶瓷管的底漆的外表面,在约0.9毫米的距离接触表面的融化和陶瓷模具。和一个薄r型热电偶线焊接在上腹部的陶瓷管控制标本在凝固的温度和熔化。研究表明,样本的陶瓷管,达到峰值温度1030°C的皮肤形成,而样本加热凝固温度范围内没有任何。也发现,加热政权在1360°C的熔化温度,随着退出率的增加皮肤厚度降低。形态学研究也显示γ′沉淀大小随着冷却速度的增加而减少,而γ′沉淀物的体积分数被认为是影响冷却率。结果产生的物理模拟工具对实验结果进行验证。因此,皮肤厚度的预测有一部分熔模铸造生产的复杂几何使用工具开发的这项研究是可能的。但这仅仅被认为是可能的如果我们能够复制在实验中陶瓷模具的温度和冷却速率铸造期间观察到的。大量的高成本的铸造试验通常执行寻找优化的铸造参数铸造任何产品。的帮助下通过研究的信息,减少这些高成本的铸造试验的数量是可能的。另一项研究[17]研究机器学习技术的应用到生产流程。这项研究旨在提高产品质量、支持决策、或实现过程诊断的帮助下机器学习工具。支持向量机表示(SVRM)被用于这项研究。这是用于生产数据收集从涡轮叶片制造工厂,实现了一个投资铸造方法。科学和工业,许多是努力发展先进铸造仿真工具,可以帮助改善叶片生产。这些工具可以想象几个变量如传热过程,凝固,熔融金属流动腔内形成的谷物,进化压力,和收缩。甚至可以复制成型过程的不同阶段。但是,这些仿真工具不当等相关流程变量缺陷和理想的品质。因此,使用这些工具,最终产品的质量无法预测,即使过程参数值是已知的。因此,这项研究旨在开发一个系统的策略,确定铸造工艺参数之间的联系和最终产品质量。 It was seen to help increase cast blade quality and minimise the amount of scraps. Data from an investment casting foundry manufacturing turbine blades for jet-engines were used. To achieve the goal, machine learning techniques, namely, the combination of a SVM and a one-class SVM called SVRM was used. SVMs were chosen in this study because, even while limiting overfitting, they were seen to be able to handle nonlinearly separable data really well. They are also known for being trainable in polynomial time by solving convex quadratic programming problems. This outcome of the SVM training was seen to make choosing of SVRMs preferable. In SVRM, perfect separation of subsets of data was seen to be possible, and by describing or studying the subset, information regarding many meaningful features was seen to be obtained. A subset was ranked only after the data are classified using the standard SVM, instead of solving a classification/rejection problem. The ranking criterion used in this study was seen to be the distance from an implicitly defined vector that acts as a cluster centre. The decision surface of the original classification problem leaves to one side points belonging to the same class, thus identifying a subset of the data that was easy to classify and make the ranking meaningful. Machine learning techniques like this proved to be useful in the industries that manufacture components using investment casting, where a large variety of heterogeneous data and wide range of production processes were present and where old methods failed due to the immensely complex production processes. Additionally, the results of the SVRM were compared with an alternative method called the decision tree method, which aims to deduce rules from data. Comparing both these methods showed the merits of using the SVRM and how highly beneficial its use is. Another study [64年)研究了一种不同的方法来优化超合金的铸造。本研究预计在凝固试样的晶粒结构的帮助下一个高度并行中尺度凝固模型基于宏观尺度的结合过程模型和细胞自动化方法。Rene N500的成核参数和宏观尺度热模型验证和校准温度资料的帮助下实现通过使用热电偶与step-geometry铸件的晶粒结构和分析EBSD的帮助。预测颗粒结构,校准模型是用于实验室涡轮叶片。有人看见颗粒的大小,预测与实验结果后铸造试样在各种铸造条件,从而证明该方法用于预测粮食结构在这项研究可用于预测其他铸件的晶粒结构。的帮助下一个综合的方法,包括过程和颗粒结构模型,提供可行的路径是优化DS的过程,这个应用程序是为倪高温合金铸件是非常重要的,因为它被视为提供最小化物理过程迭代,优化铸造条件下,更好的几何设计,防止杂散颗粒的形成。在另一项研究[45),预测准确,热机的行为和粘塑性的流Ni-superalloys冷却过程中,温度一致thermo-elasto粘塑性的模型开发。为了达到这个目标,一个compressible-type粘塑性的屈服函数是在这项研究中引入的。这个函数被认为是基于等效应力取决于固相的体积分数形成材料的液相内的树突传播。在一个集成点,一个等温tensile-compression第一次模拟测试。然后,基准测试Ni-superalloy酒吧一个矩形的砂型是模拟和研究。限制机械应力的金属冷却和固化是面临的一个挑战,而工业化的新部分。热应力被认为是由于不同的热膨胀系数和热梯度的凝固合金、陶瓷芯,陶瓷模具。布里奇曼DS工艺参数调整或修改部分的形状是帮助限制了残余应力和塑性应变。本研究的目的是开发一个修改行为模型与一个另外修改Norton-Hoff潜力,通过调整修改后的行为模型从古典低地各向同性硬化模型。在等温与非等温测试的帮助下进行简单的标本,目前的基本验证方法进行了从室温到1200°C 2典型的应变率。 An increase in the yield limit for a particular temperature interval and also in the viscosity modulus of that interval can be observed from the results of the isothermal tests. After this, a progressive decrease was observed in these two parameters. In an anisothermal test, the stress and strain curves showed that at the time of the initial phase of compression, the growth of experimental stress was slow compared to simulations. While the experimental stress was seen to grow more slowly in comparison to that observed in simulations, between the time of 2000 and 3500 s, i.e., during the tensile phase’s initial stages. Contrastingly, the evolution of computed stress was seen to be constant. After changing from compression to tensile loading paths, which occurs at time 2000 s, stress was seen to still remain positive and increase; it only started to decrease around 3700 s. At the bar’s solidification phase, the maximum stress was observed at bar’s corners, while the minimum stress was seen to be concentrated in the bar’s centre. While performing isothermal tensile relaxation tests carried out at various strain rates and under a wide temperature range, the gap between the experimental and numerical observations was reduced by using this methodology. The anisothermal tension/compression tests results were then validated. All results obtained in the study proved that the methodology developed achieved its goal.

不同的铸造方法和技术我们已经讨论过的,不同的铸造参数和条件也会导致改变的结果最终铸件。这些参数和条件可能包括模具几何形状、模具内容,退出率,浇注温度,和许多更多。一个这样的研究(65年)关注特定的铸造变量如何影响铸件形成的残余应力和应变,强调熔体浇注和过热的温度。残余应力可以被定义为弹性强调保留在铸后组件的模具。这些压力发生由于不均匀的收缩和膨胀率观察各点在同一铸造组件。的程度和类型残余应力存在很大程度上影响了铸件的质量,因为他们会导致不必要的维度的变化和扭曲至关重要的部分。切割技术被用来研究残余应力形成组件由Ni-superalloys IN713C和U500浇注温度的影响。根据铸件的形状,残余应力形成的程度不同。残余应力在三角形样品视为最高。此外,还观察到,在恒定熔体过热温度、残余应力较低,IN713C U500。尽管有更大的灵活性U500 IN713C相比,上述结果可以解释为U500的糊状凝固行为和更持久的冻结范围内存在。也看到,随着熔体过热温度的增加,热梯度和冷却速率的差异也会增加,从而导致大量的铸件的残余应力。 The various trends about residual stress are depicted graphically in Figures20.和21。另一项研究[30.)专注于铸造铸件的冷却速度如何影响工艺参数和最终产品。建立凝固和微观结构之间的关系,一个实验性的高效的方法是在这项研究中开发的,这有助于加快速度寻找最优铸造参数通过控制冷却率。本研究中使用的冷却速率稳定范围从0.25到10°C。检查对应的凝固行为固化率(V)和热梯度(G),一种新型高效的实验方法是在这项研究中开发的。发展中派生的方法被认为帮助合成微观结构之间的关系,在熔模铸造凝固参数。过程如下:使用UG软件,实际铸件constructed-ProCAST之前用于模型的数值模拟和最后,进行了物理模拟的帮助下高效实验设计开发的这项研究。可以找到实际的冷却速率与点焊热电偶。点焊热电偶被用于这项研究跟踪实际的冷却速率。它可以观察到固液区域的冷却速度接近一个预设值。因此,它是明确表示,温度的控制是精确和可靠的立体像。控制冷却时增加,温度梯度也见过增加(数据关于这个图形表示在图22)。陡梯度观察病例增加冷却率。此外,热梯度的增加是最快速的冷却速率时等于10°C / s。温度梯度的冷却速度10°C / s被20.57°C /毫米。的凝固速度和温度梯度范围内0.05 - -1.78毫米/秒和1.24 - -20.57°C /毫米,分别。距离(D)从铸造中心的增加,温度梯度(G)和冷却速率(R)被慢慢地增加(有关此图形表示在图的数据22)。然而,凝固率(V)似乎遵循着一个相反的趋势(有关此图形表示在图的数据23)。在相同的冷却速度,R/G价值被大大改变,表明固化率受到快速变化,也就是说,凝固界面的运动从microperspective过快。这是造成严重的微观结构的变化。许多因素决定了技术,但主要是V,G,R。研究表明,参数等R和G有一个重要的说在生成的微观结构形态。提高冷却率被细化微观组织。局部凝固时间被认为对技术发展产生重大影响。因此,很明显,有助于更好的发展好与流体接触的二级分支机构因为溶质扩散系数的液体是非常高的。这表明随着温度梯度的增加,无序排列的pda将缓慢增长相互平行。当pda增加,同时技术性能被提高。随着温度梯度的增加,再生的二级树突被抑制,因为树突之间的溶质原子的分布,导致粗化的二次树突。和凝固的速度被发现技术粗化背后的主要原因。而且这项研究表明,技术性能响应行为与凝固速率的增加急剧改变。趋势与技术价值在数字图形表示24和25。摘要(87年),物理化学的相互作用发生在接触的陶瓷外壳模具基地₂O₃状态”₂O₃组成,高温熔融Ni-superalloy涌入壳熔模铸造过程中,调查。与外壳模具₂O₃-SiO₂成分、铸造模具基地₂O₃状态”₂O₃构图是表现出显著降低与融化的交互。在使用铝₂O₃状态”₂O₃陶瓷外壳模具,非金属夹杂物被认为是在10 - 20的深度μ在铸件,相比显著降低铸件生产₂O₃-SiO₂陶瓷外壳模具(40 - 70μ米)。此外,铸件生产基地₂O₃状态”₂O₃陶瓷外壳模具被粗糙度值为2.5 - -5.0μm。然而,这个值被认为是高得多(3.5 - -6.5μ米)在铸件在传统₂O₃-SiO₂贝壳。molen镍基高温合金的浇注到基地₂O₃状态”₂O₃陶瓷外壳,外壳的前表面的颜色变成粉红色。见过有这样的事发生,因为铬的合金形成的许多Cr-based固体的解决方案₂O₃从陶瓷外壳。反应层之间形成壳模具和高温合金被观察到一个非常小的厚度10 - 20μ米,当使用₂O₃状态”₂O₃陶瓷模具,而(40 - 70μ米)基地₂O₃-SiO₂陶瓷外壳。此外,反应留下的₂O₃状态”₂O₃陶瓷外壳模具熔体浇注后,很容易用手抹去。然而,高度密集的反应层中形成与铝铸件₂O₃-SiO₂模具是需要喷砂的适当的删除。和喷砂过程被认为影响模具的清洁和也改变其表面粗糙度。研究还表明,铸件制造₂O₃状态”₂O₃陶瓷外壳模具提供了更好的表面质量和较低的粗糙度。此外,减少在反应中金属氧化物层的厚度是确保更好的使用的铸件尺寸精度对许多关键的应用,因此,减少津贴。另一项研究[73年),专注于模具组成侧重于硅含量及其对铸件的影响。硅元素已被证明是一个高度通过铸造镍基高温合金生产中有害杂质。如果杂质被增加的数量和形成低熔点的阶段,促进与不利的针状碳化物的形成形状和非金属氧化物夹杂物(曹sio分别以2₂,分别以SiO₂),在枝晶间空间。这是看到减少高温合金铸件的韧性和高温强度。拓扑装得满满的(TCP)阶段的形成被认为是刺激和促进了Si, Ni-superalloy产品在长期操作。同时,大量的Si铸造废弃物中SX Ni-superalloys被认为与生产航空GTE的特定特性部分。凝固时视为快速生产铸件的晶粒结构,而这被削弱的交互与陶瓷外壳融化。因此,得出的结论是所使用的金属电荷Si的主要来源。但在铸造叶片用DS和SX过程,自由SiO陶瓷外壳模具₂他们被认为是硅的主要来源。在长期的相互作用,Si含量陶瓷模具被减少,如果是传递到单晶高温合金融化。此外,莫来石(3₂O₃SiO₂)也增加Si含量的铸造与熔体在高温(1600°C)。试验研究表明,硅饱和铸造用DS或SX过程发生的交互与自由SiO熔融合金₂在陶瓷模具。在SX无碳Ni-superalloys铸造,金属被认为达到Si饱和速度低于4倍观察含碳合金。另一项研究[98年)调查的影响使用silica-free alumox粘结剂进行复合陶瓷模具,可用于投资DS Ni-superalloy组件的铸件。这项研究表明,大量的Si-compounds形成表面的Ni-superalloy铸件用硅模具制作的,因此,获得的过剩电荷的再循环能力而准备至关重要的组件被认为是显著减少。因此,携带昂贵的合金精炼程序是必需的,这被视为对铸造成本产生巨大影响。松焊上一层的形成铸件表面的观察。这是看到发生的氧化元素出现在熔融物注入陶瓷壳型反应主要与SiO₂和它的蒸汽和部分₂O₃在陶瓷模具。这个焊上层尤其出现在叶片叶片区域。也看到烧化各领域层的厚度是不均匀的铸件表面。焊上层和剩余模具材料发现在铸件表面被认为有一个褐色的颜色由于ruby合成类似物的存在。保持着密切的地区模具加热器浇注前的融化被焊上最高的层厚度。此外,操作去除焊上层被发现影响铸件的几何精度,从而导致组件的尺寸变化。这个发现引起过度消费昂贵的材料铸造和研磨工具的过度使用。这项研究证明了保护层上形成复合模具基于alumnox粘结剂减少了焊上层的形成,通过减少mould-superalloy交互发生在浇注和凝固的时间重要的比例。

另一项研究[31日)检查Ni-superalloy铸件的表面状况对蠕变特性的影响。复杂系统的冷却通道通常纳入涡轮叶片的设计,帮助他们抵御高温。这些空心叶片用失蜡铸造方法。除了提高冷却效率,薄壁空心叶片和室内部分也可以帮助减少铸件的重量。涡轮叶片的减轻重量相对旋转速度是高度优先,现在,轴承,轴、涡轮盘也可以从轻的设计。因此,了解影响薄断面尺寸对材料的属性在升高的温度下是非常重要的,尤其是他们的蠕变特性。IN100镍基高温合金是使用传统的方法被用于这项研究。这项研究表明,与0.9毫米的厚度很薄铸件背后的蠕变率略有下降至少1.3毫米厚的蠕变率样本。破裂压力被认为是高瘦铸件,与1.3毫米厚铸件出现最大值。在这项研究中使用的所有合金孔隙含量被认为在0.1%和0.3%之间,和薄样品被认为高于加工粗糙度标本。 A thin layer of oxide having a 1 μ米厚度是在铸件表面形成的典型的微观结构。观察结果表明,蠕变裂纹通常在铸件表面的发起。沿着GBs和裂纹扩展是见过。氧化形成还发现在裂纹表面和裂纹尖端。上述发现推断蠕变破坏的主要模式在裸露的多晶Ni-superalloys IN100辅助晶间氧化空气中的压力。晶粒尺寸的影响被认为较低的压力日趋明显。标本,经历了谷物或微观结构改进被认为拥有优越的蠕变特性。制备过程、铸造和加工方法,被认为影响断面尺寸,从而会影响蠕变特性。然而,这种特质被认为在机加工标本更显著。蠕变测试在这个研究中被做在空气中。 And thus, oxidation was seen to affect the creep and creep-rupture behaviour of the specimens. The 0.9 mm thick specimen having a surface-to-volume ratio that is higher in comparison to that of the 1.3 mm thick specimen meant a relatively more significant amount of surface area in contact with the atmosphere in the less wide sample, thus higher oxidation of this specimen. This observation explained the lower creep resistance exhibited by thin specimens due to the oxidation effect. Another paper [66年]研究了使用不同类型的模具铸造的影响特性。与优化铸造过程为目标,本研究调查的微观和宏观结构和凝固行为如何IN738LC Ni-superalloy在熔模铸造铸造影响他们在两个不同的模具。氧化铝和氧化锆陶瓷模具在本研究被用于此目的。研究数据对实验冷却曲线相比,技术,和谷物IN738LC合金铸件的结构使用陶瓷模具,与数据来源于模拟执行ProCAST软件和三维细胞automaton-finite元素(咖啡馆)模型。参数如浇注温度,形成核的类型,和模具尺寸设置为常量在这项研究中,影响陶瓷模具的热物理性质的定性和定量变化发生在铸件的微观结构研究的帮助下模拟。一旦做了仿真,合金熔融的帮助下一个VIM炉涌入氧化铝和锆石模具。一个样品/模具制造和受到热处理。虽然比较模拟和计算技术性能值,观察到,由于导热系数表现出优越的铝模具、铸件用氧化铝模”被认为有更少的技术性能值(数据这方面已经在图表示26)和总局部凝固时间。这似乎发生由于使用铝模具时获得的更高的冷却速率。从仿真和实验手段获得的冷却速度相匹配。研究还表明更少γ/γ的共晶群岛被认为热处理相比,铸的不管他们准备的模具样品。但在研究影响模具的类型对这些岛屿共晶的存在,SEM分析显示高γ/γ的体积分数在铸件的微观组织准备使用锆石模具比氧化铝模标本(有关此图表示的数据27)。与使用锆石模具不同,使用的铝模铸造试样被认为导致下降γ/γ的低共熔池的大小。由于通过铝模具,冷却速率增加,γ沉淀的大小可以减少500海里的样本由锆石模具比样本由290纳米氧化铝模。相比之下,γ沉淀物的体积分数被认为在热处理从46%增加到53%。样品制造铝模具也见过有较高的细粒颗粒密度,如图28和29日。由于更好的微观结构特性获得使用铝模具,它被认为是更合适的选择生产IN738LC Ni-superalloy部分使用熔模铸造方法,相比其锆石。另一项研究[46)调查了影响选民的壳模具用于铸造镍基超合金碳化物发生在组件。在这项研究中,铝硅酸盐(mAl₂O₃∗nSiO₂)和硅酸锆(ZrSiO₄),主要成分组成两种不同外壳模具,体积分数,大小、形态、和硬质合金的化学成分研究。铸件在这项研究中使用的是Ni-superalloy IN713C。两种类型的壳模具系统被用于铸造试验中完成这项研究:(a)壳1:这是常见的工业外壳模具系统作为一个参考。这个shell使用胶体硅粘结剂和锆石填料底漆。主要的灰泥应用被认为是氧化铝毅力。同时,基于硅酸铝粉和硅胶粘合剂的陶瓷被视为一个被用来制造eight-coat模具备份。备份出租车到了应用被认为是硅酸铝丸。(b)壳2:底漆是由硅胶粘合剂和锆石填料,就像在shell-1。主要的灰泥应用被认为是氧化铝毅力。同时,基于硅酸铝粉和硅胶粘合剂的陶瓷被视为一个被用来制造eight-coat模具备份。 However, unlike in shell-1, the backup stuccos applied were seen to be SiC.γ的沉淀和碳化物被认为是加强元素出现在镍基高温合金IN713C铸件的微观组织。铸的样本,他们发现一个异构的微观结构具有独特的种族隔离的树突。碳化物,连贯的γ沉淀的散射矩阵,γ谷物与形态表现出树突增长,γ/ MC共晶材料的微观结构中找到所有标本,不管壳材料用于铸造。当地的凝固条件被认为是影响壳化学成分和壁厚被发现极大地影响了分布,大小,方向,和上述微观结构成分的形态。随着壁厚增加,碳化物成为规模越来越大,而细碳化物尺寸被认为在铸件壳的壁厚。的冷却和热梯度较低地区厚墙。这是支持的更粗γ/ MC共晶材料,γ谷物和碳化物。热交换的影响参数对铸件的微观组织是验证第二外壳包含原文如此,改进模具的热导率。因此,shell-2被认为是可取的,如果我们想制造一个铸造细微观结构。进一步的调查还表明,硬质合金的化学成分是影响壳模具使用的成分。就像模具几何或内容,冷却速率也会影响铸件的属性。一项研究[79年]谈到冷却速度如何影响薄壁镍基超合金的微观和宏观结构。机械性能是高度受镍超合金的宏观和微观结构,尤其是薄壁。形态的微观和宏观结构是影响等轴晶粒铸件的机械性能。在铸造模具的环境中,冷却和热流率被显著影响宏观和微观结构形成的结晶过程。冷却速率和热流在工业条件下可以通过控制工艺参数,变量和常数。分段的标本,并与变量有圆形截面直径。两个铸造模具,一个有和其他没有陶瓷棉保温,使用。对于晶粒细化,底漆充满5% wt.铝酸钴(煤₂O₄)。异形战机热电偶被用来确定冷却曲线。导数的概念被用来识别凝固过程的温度特征。谷物在给定的单位面积的数量,延长因子,意味着粮食横截面积都使用数字图像分析决定。与冷却速度的增加,增强晶粒细化和技术性能下降值观察(有关此一直在描述数据的数据30.- - - - - -32)。铸造的直径,模具的预热温度和保温是影响技术性能,以及冷却速率。铸造直径不断增加,人们发现从表面晶粒细化的距离,直到发生开始成为各自的铸件厚度相对较小。研究还发现,冷却速率会影响模具的温度和绝缘的因素。更高的冷却速率,模具温度作为一个关键因素。缓慢冷却,保温的模具是一个重要因素。这意味着生产的飞机叶片、薄壁铸件、模具温度必须控制在更大程度上。类似于冷却速率,铸造的提取率可以完成铸件上也有显著的影响。一项研究[50]关于提取率主要关注如何影响孔隙形成的3^{理查德·道金斯}代镍超耐热不锈钢。很难补偿不可避免的孔隙形成由于凝固过程中枝晶间液体流。疏密度可以恶化和材料属性(特别是疲劳性能)的涡轮叶片。在所有影响孔隙的形成因素、退出率是非常重要的。因此,优化的提取率是一种有效的方法控制大规模工业铸件的微观组织。一个3^{理查德·道金斯}一代SX Ni-superalloy被用于这项研究。本文调查了大小、形状和分布的峰值。最佳提取率当时发现基于获得的数据。研究显示减少pda和技术性能值和撤军的速度增长。撤军利率的上升被认为导致精制微结构孔隙缺陷较少。数据关于这个图形中表示数据33和34。研究还有助于结束,可能有两个主要因素影响孔隙度级别:(1)利用残余液体饲料体积铸件形成的γ- - - - - -γ′共晶凝固的液体,(2)隔离效应引起的枝晶臂的形态。研究还证明了研究找到最优的提现率对不同合金是一种非常有效的方法来减少铸件中,特别是在大规模生产。研究还表明,最好的合金的蠕变性能是示例所示撤回3毫米/分钟的速度。增加提取率也看到减少的面积和规模γ′阶段。另一项研究[48)集中在DS过程中条件如何影响无碳合金的结构和SX结构化锭对缺陷形成的易感性。在实验和调查研究中,rhenium-containing < 001 > VZhM4镍基高温合金被用于制造SX冷却涡轮螺旋桨发动机叶片。SX铸件有碳相比,无碳合金刀片被认为受到更严重的结构性要求。GBs,元素,帮助在硬化GBs,斑点,雀斑,晶粒谷物,和其他铸造缺陷,不应该出现在锭没有碳含量。同时,防止加热时再结晶、锭的喷砂或其他机械过程被认为要避免。晶体取向的偏差(CGO)叶片锭决心使用x射线衍射模式。刀片锭如果偏差被认为是好的α< 001 >是不到10°和块错位(Δα< 001 >)小于3°。的叶片锭生产满足这些标准,从x射线衍射测试支持的结果。SEM叶片的研究表明,他们有一个cellular-dendritic结构、非平衡共晶和枝晶间的空间γ“步沉淀被发现。也观察到铸造微孔隙的大小小于10μ共晶区域附近的存在。二次枝晶臂的发展进入叶片约20 - 25μm temperature-rate铸造参数的使用在这项研究中,这是一个有利的迹象的工艺性VZhM4镍超耐热不锈钢。后热等静压(HIP)热处理,叶片被认为没有任何γ+γ的共晶区域也没有任何作用,γ的阶段被认为已经达到一个最佳的立方形的形态。另一项研究[18)关注提取率如何影响晶体结构完美,微观结构和蠕变特性。研究利用铸的SX棒生产使用商业CMSX-4 Ni-superalloy实验目的。SX棒都是准备使用多层陶瓷壳制备和铸造方法。根据布里奇曼法,DS过程的帮助下进行真空炉在不同利率的撤军(1、3、5、7毫米/分钟)。研究揭示,减少在pda提取率增加从1到5毫米/分钟,但铸造用的pda值7毫米/分钟提取率较高与预期很低。pda的下降值被认为是由于越来越多的三级枝晶臂的提取率增加。SEM分析显示的存在γ与多面形状沉淀在枝晶间和树突区域,和他们的大小,以减少被视为提取率增加。进一步的调查显示,当退出率从1到5毫米/分钟,增加的表面积γ沉淀是减少(有关此图形表示在图的数据35),但没有多少变化被视为我们搬到铸件被取消在7毫米/分钟。最小的散射值γ的沉淀面积是铸造用5毫米/分钟提取率。在大多数铸件,γ沉淀物的体积分数在枝晶间地区被观察到高于树突区域。在铸件用5毫米/分钟的提取率,γ“沉淀”被认为最大的体积分数。而3和7毫米/分钟退出率,最小的值被发现(有关此图形表示在图的数据36)。镍、铝、钛、助教主要合金元素中发现的γ的沉淀。其中,观察倪现在以外的元素的数量减少时,提取率增加。同时,倪的最高及最低的内容被认为为3和5毫米/分钟的提现率。阶段通常是见过的晶格参数与提高提取率下降。它也被观察到γ”阶段出现在铸件最下令撤军利率1 - 5毫米/分钟时,他们变得更加无序在铸造撤回在7毫米/分钟。此外,提取率时看到超过3毫米/分钟布里奇曼过程中,被减少的排序阶段。孔隙形成的数量被减少和增加提取率从1到5毫米/分钟,虽然是当移动的提取率增加7毫米/分钟。和峰值的大小与提高提取率下降。铸造的蠕变寿命被认为是高度受到疏的存在。和减少的数量和大小,蠕变寿命似乎有所改善。最高的蠕变的生活观察铸造用3毫米/分钟提取率。和晶体取向也视为提取率的影响。样品用不同的退出率的蠕变行为图形表示在图37。另一项研究[99年显示真空度条件下如何使用而熔化和铸造合金合金的净化。这项研究特别研究了真空的程度如何影响镍基超合金的O, N含量。研究结果表明,粗真空条件相比,高真空度非常有助于减少O, N的内容出现在高温合金。此外,添加稀土元素钇(Y), O在铸造高温合金的内容被进一步减少。然而,N含量略有增加在高真空条件下由于良好的溶解度(N Y。

涡轮叶片通常铸SX结构使用Ni-bases超合金。他们制造晶体的增长发生轴向沿[001]取向的帮助下DS过程布里奇曼炉。制造业的主要原因与SX的叶片结构(1)根除GBs的存在,严重抑制蠕变延性和(2)引入一个弹性软[001]取向。虽然在某些特定情况下,它可以成为迫切需要引入一个特定的轴向方向除了铸造[001],这是通过使用一个SX种子有正确的方向。预热后已经执行的整个装配的种子被种植到模具部分煽动消融使得在商业生产种子的最高部分。这后,模腔是由浇注熔融高温合金,然后完成模具逐渐撤出炉。在DS过程中,消融使得mush被视为来源有缺陷的谷物的生长,倾斜远离种子的取向。这是一个特定的主题研究[29日]。它调查的变化出现在部分冶炼CMSX-4种子评估二级树突的碎片在SX处理的重要性。本研究的主要目的是更好地了解内部运作的缺陷颗粒的形成,直接等措施,避免行业惯例困难或并发症。二级结构和主树突的不熔化的种子被发现就是最初的种子一样。研究半固态的消融使得区域显示一个复杂的树状结构。这被认为是由于较高的液体分数,这是显示出现的二次枝晶臂侵蚀不成比例。群岛使定向变异材料,掐掉次要树突,被认为是形成整个糊状区。但这些并不被视为一个潜在的威胁,可以带来一些铸造缺陷而制造业SX Ni-superalloy铸件,因为他们没有看到在铸造的外围聚集流浪缺陷颗粒出现。因此,一部分由种子融化在铸造缺陷的发生被认为是可以忽略的。另一项研究[75年)集中在确定影响触发由于煤变质剂的存在₂O₄外壳模具的底漆和温度的熔体在浇注时的机械和结构特点IN713C Ni-superalloy铸件。铬镍铁合金713摄氏度高温合金被用于生产八投资铸件,每个不同的熔体在浇注温度范围从1400到1520°C,和煤炭₂O₄变质剂浓度不同的底漆0到5之间wt. %。提高浇注温度的融化,结果发现减少冷却率。这被认为导致大颗粒形成随着melt-pouring温度。浇注温度范围广泛的用于IN713C,煤₂O₄被视为一个伟大的修饰符。这是显示在铸件的微观结构进一步检查。随着熔融合金接触主外套,煤₂O₄减少了公司由于其与高活性元素出现在熔融合金。然后,好公司的形成粒子沿着外壳模具的内表面。这些粒子和镍γ阶段被认为有一个非常类似的晶体结构。他们的晶格错配是只有0.9%计算,从而显示其有效成核基质的用法,帮助提高铸型表面的异相成核率。此外,更高浓度的空缺在从高温合金倒。观测表明,所需的最小屈服应力明显超过所有的样品。屈服应力是下降视为铸造温度增加,修改的样品。然而,相反的趋势被伸长。修改后的铸件后没有直接的趋势,最大屈服强度观察到样本由1520°C的浇注温度。铸件的强度是主要受颗粒的细度的影响。对于修改的铸件,随着熔体浇注温度的增加,晶粒尺寸增加。除了铸件浇注温度为1400°C,修改铸件的强度明显高于未改性的铸件的强度。 However, it was the opposite trend in the case of elongations, except castings poured at 1400 and 1450°C. An increase in the pouring temperature of the melt was seen to help in improving the creep life. Additionally, regardless of melt pouring temperature, unmodified specimens were seen to exhibit higher mean rupture time. When the melt temperature increased, the steady-state creep rates declined in all samples regardless of them being modified or unmodified, with the modified castings having higher creep rates. Another study [80年]研究了铸造参数凝固速率和熔体过热IN738LC的微观结构特性的影响,实验Ni-superalloy,制造熔模铸造的帮助下以及真空熔化。镍基高温合金的铸态组织被认为含有结节σ阶段和弹性板以及块状形状η在枝晶间相区,从而揭示这两个阶段凝固在凝固过程的最后阶段。同时,主要的大小γ树突是增加和减少过热熔化和凝固速率,分别。这意味着高过热粗主要标本γ树突。此外,更高的冷却速率的标本被认为比降低冷却利率更好的主树突。也见过一个凝固率高和低熔体过热导致体积分数增加(V_f枝晶间的γ/γ”。的V_f价值被认为与降低冷却速度降低和减少快速、大幅增加熔体过热。

3.2。替代镍基超合金的制造方法

到目前为止,我们已经讨论了如何使用各种传统铸造方法,使镍基高温合金成分和如何使用这些方法和参数会影响最终产品。但研究也一直在进行如何使用镍基高温合金零件铸造以外的方法以及它们如何使用铸造方法相比的。一个这样的研究(32)关注真空电磁铸造镍基高温合金锭。Ni-superalloys有许多合金元素存在于他们,和良好的混合这些组件必须确保良好的微观结构。真空铸造了,把这一点铭记在心。Vacuum-electromagnetic铸造用电磁搅拌(EMS)允许好混合的合金元素。本研究的目的是分析EMS如何影响IN100高温合金锭的内在质量。研究表明,在缺乏EMS在凝固过程中,有3锭中的晶体结构:(a)薄带在钢锭表面晶粒的谷物;(b)区域由粗糙的柱状颗粒;和(c)区域的粗晶粒颗粒的中心部分。它也观察到,引入EMS在凝固后,显微组织得到细化。等轴晶粒的平均尺寸从2.8减少到0.78毫米,和等轴颗粒的比例从67%增加到75%。 This result was seen due to the generation of forced convection by the EMS, which, in the solidification front, was seen to cause the breakage of dendritic arms and then disperse them into the melt pool, thus creating a more effective crystal nucleus. It was also seen that without an electromagnetic field, the shrinkage cavity’s length and porosity was 87 mm, while in the presence of electromagnetic field, it became 54 mm. EMS during solidification was also seen to improve feeding capacity. In vacuum-casted superalloy ingots, severe element segregation was seen and the introduction of EMS during solidification was shown to relieve this segregation. Another study [81年侧重于微观结构发达而铸造镍基高温合金零件使用,而非传统的铸造方法,离心铸造。铬镍铁合金625被用于这项研究。所有三个区域的微观结构,冷却区,柱状区,和各向等大的区域,进行分析。四个样本为研究这些,莫浓度比IN625-1 IN625-2价格高。有更高浓度的合金IN625-3 Nb,和有更多C, Si、Nb,铁浓度比其他3样品在第四样本。与显微结构的分析,发现二次阶段和显微疏松缺陷数量IN625-3低,比IN625-1and IN625-4 IN625-2。但与之相反,有几乎没有铌碳化物(NbC)礼物。但非常小的粒子被发现仅在合金IN625-4因为它C含量较高。也见过NbC降水后,莱夫斯相开始形成由于损耗和减少碳的浓度。看到,使用非常低的冷却速率提升Nb-rich的形成阶段。 Due to low C concentration in the alloy IN625-1, Nb-rich precipitates of two types were detected. The equilibrium condition, along with the microstructure obtained, was seen to be explained by the presence of a bi-phasic constituent containing Nb-rich granules which surrounded theγ步细胞核。在更高的冷却速率,观察表明,Nb的形态学沉淀被拉长。这两个阶段形态是从未见过与微孔率有关,因为球状沉淀相比,微孔率被认为有更高的表面体积比。IN625-2观察相同的微观结构虽然莫浓度较高。Nb更高浓度的主要特征特性合金IN625-3。合金中的C浓度被发现的几乎相同的前两个合金,和冷却的低利率促进了Nb-rich的发展阶段。具有最高浓度C的所有元素用于合金,合金IN625-4被发现有第二阶段极其高分数位于GBs。当利率的冷却和合金元素浓度被认为是低,二次相的体积分数上升也观察到。另一项研究[9)相比,高温合金的微观结构部分由吸入铸造和加法制造。铬镍铁合金718使用。初步的微观结构属于竣工和铸的样本被认为是不一样的。这种差异是影响矩阵的Nb同质性,这被认为是一个重要的因素决定晶粒形态均化作用发生时。在suction-cast合金、Nb同质性上升,但在合金,它被视为下降随着时间的流逝中执行一个等温热处理时的方式在1180°C。均化作用发生在suction-casting时,相变发生的与那些在合金。它被认为是这样,因为初始凝固微观结构观察是在本质上不同。当suction-casted合金被认为是,Laves_C14阶段被认为存在即使短期均化(1 h)发生,长期的趋同性(12小时)后,他们已经解散。但当谈到合金,他们被视为完全溶解后20分钟的碳化物的均匀化,同时增长(NbC)也被观察到。Nb的发展是非常重要的强化阶段。 And the formation of disadvantageous Laves_C14 phase was seen to occur due to its microsegregation. So the regulation of Nb segregation, when homogenization occurs to make sure that in theγ矩阵有很好的Nb同质性,鼓励加强降水在热处理后下面的步骤,被认为是重要的。合金由最初是被认为拥有良好的Nb同质性由于溶质的诱捕效果。这是看到发生的结果迅速的速度的接口,由于发生了快速凝固激光熔化过程中。suction-cast合金被认为,表现出不寻常的过度晶粒生长,以及均匀化所需的时间。与此相比,晶粒生长被认为是阻碍合金。长同质化时期,典型的粒度被认为更加精炼合金。也看到,合金的再结晶过程是连续使用点的过程。NbC的齐纳将影响碳化物被认证的晶粒细化观察到这些样品。多种位移行为被认为是合金,这可以影响合金硬化。碳化物出现不一致性矩阵被确定为混乱的来源。 Two main factors causative to the generation of dislocation were seen to be the carbides’ growth and the local strains which were released when homogenization processes occurred. In AM alloys, the dislocations created were seen to be actually arrays/loops. The dislocations accumulating at GBs were observed to instigate the creation of additional dislocation arrays in the neighbouring grain located adjacently. This was seen to be beneficial for local strain relief and for assistance in the prevention of fractures, thus helping with alloy-hardening.

4所示。合金元素对镍基高温合金铸件的影响

合金元素在合金可以导致显著影响最终的高温合金铸件的各种属性。这些元素可以影响的微观结构,力学性能、物理性能,甚至缺陷的形成。研究已经确定他们有多少的影响等因素。我们回顾了一些最近的研究。镍基超合金的力学性能依赖于网站和阶段偏好的合金元素,它可以影响到里面的粘接强度γ′-Ni3Al沉淀和其他特征,产生优越的力学性能。一项研究[82年)关注元素的分区操作完成X= Cr, Co,助教,或Nb之间γ′和γ阶段,他们的网站占用的倾向γ′沉淀,以及这如何影响Ni80Al15X5合金的显微结构的发展系统,以及原子的大小对系统的影响。这是观察到原子内部扭曲的程度γ′和γ阶段减少,当合金元素的存在更大的原子半径等X=助教,Ti,或Nb增强γ′沉淀,而较小的尺寸X=公司或铬原子被认为更喜欢他们的降水γ矩阵的阶段。当我们看到γ′-Ni3Al沉淀,大X=钛、铬、和Nb原子被认为像居住在艾尔亚点阵网站;同时,有尺寸小一点的,X=公司原子帮助代替倪和艾尔亚点阵网站。在γ′沉淀,机械强度明显受到粘接强度的影响。由于合金元素X的原子半径是铝原子附近的时候,大多数的网站γ′-Ni3Al-X阶段优先占领。可以看出γ的值依赖于合金元素的原子半径,阶段,并为网站入住率倾向。主要合金元素的原子尺寸的增加,阶段划分的倾向,这些元素被趋向γ′沉淀和能量变化参数的值变得更加消极。由于这一点,有一个概率的增加艾尔亚点阵站点占用的这些元素γ′沉淀,降低占领倪网站。因此,形成较强的定向债券中X原子和NN镍原子出现在< 110 >方向γ′沉淀,和更好的硬度特性被认为是获得在一个特定的顺序添加(X=有限公司< Cr < Ti < Nb <助教)。这是导致加强债券γ′沉淀,从而加强超耐热不锈钢。合金元素时倾向于居住在倪网站,一个非常强大的加强效果不会以来Ni-X键比Al-X键。另一项研究[76年]研究了合金元素的作用像碳、硼、锆在孔隙的形成。合金的元素化学组成如下面这篇论文:20.2 cr - 4.78 - mo - 13.7 -有限公司1.19 - 2.34 - fe - al - ti - 0.08 - c - 0.69%合金1和20.5 cr - 5.03 - mo - 15.6 - co - 3.42 - 1.57 ti - - al - 1.64 - fe - 0.15 - 0.01 c - -锆合金2 - b - 0.076%。自真空条件用于制造合金,合金结构的疏密度发现显微缩孔的原因,而不是由于气体凝固发生时的进化。少量的B合金、锆和更高的C含量2被发现减少孔隙的形成由于这些元素的隔离效果,这有助于减轻在凝固显微缩孔。这些元素也看到增加了枝晶间碳化物含量区域隔离和碳化物的形成。研究还表明,越来越MC碳化物和Ti和C含量增加γ/γ共晶的体积分数,合金2 4倍的合金碳化物体积分数1。材料的蠕变特性定义了如何可以工作在高温条件下没有失败。各种合金元素会影响超合金的蠕变特性,许多研究已经完成理解这些元素如何影响他们。一个这样的研究(77年)集中在一个特定的合金元素钌(俄文)和不同合金的内容如何影响其蠕变特性。两个超合金有不同的俄文内容被认为是研究俄罗斯对微观结构的影响和蠕变断裂寿命。使用wt %作为规模,都叫合金3.5俄文和合金2.5俄文相应地,他们所掌握的俄文。后加热处理后,生成的大小和相应的体积分数γ的阶段被认为降低了俄文的内容。观察到2.5俄文的蠕变曲线由孵化阶段三个阶段,它有一个低于3.5俄文,这是导致的蠕变应变率上升后者,其次是降低和稳定最后再次上升。由于减少的最小值,稳态蠕变阶段的蠕变率和延伸,蠕变断裂寿命增强了俄罗斯在1140 C / 137 MPa的激增。俄文成分被认为有放缓的增加改善混乱的运动γ矩阵的实力以及粗化γ减少初步的阶段γ阶段的大小(数据有关γ阶段的大小和pda值比较了两种合金在图38),这被放大的主要和稳态蠕变阶段时间。2.5俄文合金的情况是不一样的。因此,得出Ru-extended蠕变寿命上升(图形化数据关于俄文蠕变行为的影响在图表示39)合金,但它被认为是无效的在避免罕见的TCP阶段发展。另一项研究[19)集中在影响合金元素钛对镍基超合金的蠕变行为。2基合金的衍生品,1(合金1)和3(合金3)wt %的Ti,是选择和检查。2合金的区别研究选择的数量γ′形成元素,本研究关注γTi尤其是′形成元素。堆垛层错能的,晶格失配γ”,γ,反相边界能量(APBE)和蠕变特性都视为极大的影响γ′相的体积分数。这些都是影响钛含量也影响γ/γ′不合群。Ti取代铝原子γ′、镍₃APBE。也有上升,超临界流体和晶格参数γ′当Ti含量增加。这些趋势被认为有某种程度上的影响剪切机制中观察到这些合金温度非常高。的数量γ′形成元素和温度被发现强烈影响微观结构、位错密度、APB的形成,和科幻小说的存在。观察和总结,Ti除了可以提高蠕变阻力在相对较高的温度下(900°C)由于脱离混乱成小分数部分堆积层错。γ′切削机制被认为提高了从混乱附加与科幻APB耦合对温度上升。但是,观察合金3的转变温度超过合金由于方差在Ti的内容。由于高钛含量,减少位错运动的超然与科幻合金3的混乱γ′阶段。因此,得出钛含量的增加可以极大地帮助改善蠕变特性。蠕变(发生在982°C)后,检查显示非常相似的两个合金蠕变断裂的生活和位错结构。合金的蠕变行为1和3在不同温度和应力图形表示在图40。另一篇论文(72年)旨在研究如何整合钙(Ca)影响钇镍基高温合金的减少(Y)及其合金的循环氧化。引入少量的稀土元素(REs)可以显著发展/改善超合金的结构,净化晶界,提高其抗高温氧化,改善合金的蠕变阻力。REs以来表现出高反应活性,它们混合和O和帮助制作的屏蔽和致密的氧化膜。但实质性REs损失可能发生熔化合金时,因为他们的波动性和陶瓷反应的可能性。为了减少这些损失,Ca,增加了更多的活性金属,在这项研究中。这里,添加Ca的效果加强抗氧化Ni-superalloys是使用两个样品检验的,由0.12 y和另一个0.12 y + 0.12 Ca (wt %)。他们受到许多氧化周期,然后将进一步调查。当时目睹,当发生凝固融化后,结合Ca和O的吉布斯自由能₂比结合Y和O较小₂。所以,Ca的O被增加了消费和Y的剩余内容有所改善。这是证明了在本研究中通过执行各种数值计算。因此,得出的结论是,Ca之外是非常有用的在改善Ni-superalloys的抗氧化。晶粒细化和净化也可以影响某些合金元素,甚至由于某些金属间化合物的化合物。在这方面进行一些研究。一个这样的研究(34)集中在几个金属间化合物化合物属于Cr钼Nb的三元系统和Fe Nb。这些化合物被选为菌剂在这项研究中,以及它们是如何影响K4169晶粒细化的研究。观察到,当这些谷物炼油厂,等轴颗粒的大小可以由ASTM 3.2的顺序。横截面时,各向等大的分数被认为是增强的比率从56%降至99%,种族隔离的元素,如铬、铁、钼、Nb被拒绝。还有晶粒尺寸减少,这表示通过添加晶粒细化的炼油企业可以减少元素的偏析凝固发生时,在不改变当地的凝固时间。在传统的铸件,谷物树突形态,在细粒度的铸件,这是改变颗粒。低温浇注期间和谷物炼油厂被认为降低熔体的温度梯度,提高熔体过冷,冷却速率、成核过冷,许多晶粒细化颗粒和耐力。所有这些都被视为帮助实现晶粒细化,晶粒尺寸减少。炼油企业粒子也有优秀的晶格兼容γ矩阵,从而导致晶粒细化。细化,也见过减少铸件孔隙大小。另一项研究[99年)关注添加钇如何帮助融化超合金的净化。为此目的,这项研究特别针对性的N和O内容合金。高温合金K417这里使用。不包括Y,它有四个阶段呈现,γ矩阵(FCC)、硬质合金、共晶γ”(倪₃(钛、铝))。小说白对比阶段,这是几个微米大小,观察当0.1%和0.5% Y与合金涨跌互现。这个新阶段平滑块/带形态。它被发现丰富的Y / EDS分析阶段,并进一步发现阶段富含Y是倪_3.55有限公司_0.5Cr_0.2艾尔_0.75Y六角晶体形成的阶段。此外,增加更多的Y似乎并没有引起任何中学阶段的形成丰富的Y也指出,N的浓度显示缓慢增长的倾向当Y的内容增加了,因为它增强了N的溶解度。这项研究还显示,Y和Ti对N .即使是很小的增加也有类似的亲和力高真空度是减少N的含量的Y才出现N的亲和力,提高N在合金的溶解度。通过添加Y,阿初,合金的内容突然减少,它触动了最低当Y的残留到0.08%左右。当Y的残留物从0.08%提高到了0.45%,没有明显减少氧含量的合金。Y是观察到有净化效果把O从合金,这被认为是增强在执行熔化和铸造在高真空度的环境中,当N含量略有增加由于溶解度在N Y某些合金元素也可以负责缺陷的形成。一项研究[90年关注这件事。它检查铪(高频)的贡献的发展缺陷,称为雀斑。看到,高频有很高的亲和力分区到固相,我。e,γ步,高频未见雀斑的树突内核。雀斑和SC,元素之间分配被认为是类似的阶段。这有助于确定,当发生凝固,高频分区的固体。因此,高频被认为有一个非常重要的和可能的后果在介绍雀斑的发展。但高频的浓度应该超过1 - 2%的影响类似于元素再保险和w .但这被认为是克服合金时,有大量的公司或Cr。观察到,这些元素的含量高的溶解度增加高频的合金,从而使高频在促进长雀斑的效果更明显。本研究的结果证明,尽管很小的浓度在某些镍基超合金高频,它可以促进斑点仍有显著的影响。

5。镍基超合金的物理力学性质和行为

镍基超合金是超合金,镍作为他们的主要成分。在所有超合金、镍超合金有非常优越的机械和物理特性,从而使他们做出最好的选择组件,将不得不忍受和长时间在非常严酷的环境下生存。因此,研究机械和物理性能,微观结构,疲劳寿命,应力-应变行为,蠕变生活,拉伸性能、延性,这些合金是非常重要的为了理解他们的性质和行为在恶劣的条件下,以帮助我们更好地优化使用。本文广泛和故事体地回顾了许多研究镍基超合金的研究这些特征。一个这样的研究(83年)调查的特点和转换的主要阶段及其对冲击韧性的影响Ni-superalloy K4648,丰富了Cr内容。在这里,主α(铬、镍)阶段被认为存在于K4648合金的铸态组织,这是倪的过饱和的固溶体,W,并在Cr钼。它被认为是硬和脆,和有一个平等的趋势开裂出现在合金铸的,都经历了热处理。主的开始α(镍、铬)降水被认为发生在1190°C由于少量的液体凝固后期残留在枝晶间地区GBs。这被认为是由于不间断的Cr隔离整个凝固过程。初级阶段固体当时看到solutionize随后转变成M23C6碳化物之间的1180和1220°C,和初期被认为发生在融化的温度从1200到1220°C。在这里,随着固溶温度增加,初生相的体积分数下降了。改变M23C6碳化物或广泛破裂阶段被发现影响标本的纵向部分和断裂表面。这被认为导致冲击韧性降低演员Cr-rich K464合金。另一项研究[59)旨在测试Ni-superalloys半固态加工的可行性。温度对显微组织的影响和其他属性(机械)的组成部分也进行了研究。这个研究告诉使用使其的可行性生产镍基高温合金制成的高性能产品。挤压杆GH4037制成的,一个商业的镍基高温合金,在这项工作作为实验材料。在适当的温度下,部分由GH4037接受完整的填充和良好的表面形成被认为是thixoformed没有任何问题。1653 K被认为是理想的形成温度、广泛和良好的机械性能被发现在厄尔的组成部分的价值41.9%,960 MPa的生产价值。最初使其实验的结果被建立,半固态处理是可行的和有可能当用于生产部分镍基超合金制成的。小说的路线提供了在这个工作形成镍基高温合金零件,可提供研究Ni-superalloys的半固态加工的基础。但是由于高温在形成过程中,有可能的铸造模具损坏。另一项研究[84年专注于发展一个组织和铸件的性能由C1023,多晶Ni-superalloy。这项研究是由比较的上述特征热处理和铸的样本选择合金。碳化物的影响和助力器的抗拉特性热处理高温合金铸件也研究了各种温度。一些碳化物被认为倾向于传播他们沿着GBs树突的手臂。小黑点在周围地区发现了巨大的初级碳化物超合金中发现热处理,表明他们物质沉淀在热处理。和改变主碳化物的形态经历了被认为是渺小和微不足道。大量的γ′阶段被认为在高温合金强化了大规模以来γ′随着奥氏体中碳化物γ矩阵。富含钼和Ti的大型硬质合金被揭露的降水(钼、钛)C在枝晶间碳化物地区和GBs。同时,铝和镍的沉淀是目睹了帮助主钢筋/助力器的形成,这是一个不规则的圆的形状γ”。超耐热不锈钢的热处理,主要的MC碳化物在密苏里州和Ti取代M被认为已经分解成一个八面体硬质合金中富含钼合金的整体。莫的降水γ矩阵热处理时发生被认为引起的不同的碳化物分布丰富的密苏里州M23C6碳化物的形状改变从八面体拉长立方体由于其耐酸性的特点。在热处理超合金、常规的形状和大小不一γ”是观察。的γ在大小的粒子增加热处理被认为导致的体积百分比的增加γ,提高高温合金的力学性能。元素,如公司、钼、铝、铬、钛和集中在沉淀γ′、MC和M23C6碳化物耗尽他们的γ基地。热处理的标本,在室温下拉伸性能进行了测试,850°C, 650°C。在室温时,超合金的应力-应变图的结果显示,高温合金显示出其良好的屈服强度和线性弹性屈服阶段直到断裂点。测试标本的伸长以及减少在该地区在室温下被明显降低相比,那些在更高的温度,从而突出样本中铸造气孔的存在。在650°C,抗拉强度不断被保持在高水平。但面积的扩展,减少被认为增加很大程度上与一个锯齿状的阶段。抗拉强度在850°C小于23%,在室温下有两个锯齿状的阶段。然而,良好的塑性变形能力是促进区域的扩展,减少近850°C。另一个类似的研究(55研究微观结构演化的影响,在所有拉伸性能老化时间增加。拉伸性能新铸造镍基高温合金在室温附近当老化过程发生在800°C为0 - 1000 h。M23C6碳化物的沉淀与粗化观察随着老化时间和显示颗粒和分散形态。的形成γ“无降水区域的形成η阶段的γ阶段的费用也在样品受到高老化时间。这是归因于大量的降水和M23C6碳化物的发展和大规模的Cr吸收。γ“粗化阶段也观察到随着老化时间。由于过时效和过度的粗化被认为是有害的拉伸性能。这是证明了提高合金强度和拉伸性能,与老化时间的增加,达到峰值后性能老化20 h,紧随其后的是拉伸性能的严重恶化,老化超出20 h。另一项研究[88年]研究了晶粒细化对结构的影响所带来的演员和其他属性的两个金属间化合物化合物CO3FeNb2和CrFeNb K4169合金作为炼油厂。没有晶粒细化,只观察到柱状颗粒。通过添加炼油厂,等轴晶粒区域形成和谷物的平均大小减少了。这被认为是由于改进表现得像γ矩阵的成核基质。没有晶粒细化,孔隙度与高度发达的分支。谷物炼油厂增加时,主树突长度减少。和孔隙度减少是由于合金流动距离的增加,晶粒细化。由于炼油企业,非常好的碳化物,分散在本质上是粮食样本中发现的。屈服强度是增加以及一个增量的极限拉伸应力由于晶粒细化。另一项研究[102年)检查IN718的机械和显微结构的性质,这是由选择性激光熔化(SLM)和铸造。加强在IN718通常是由降水γ′(Ni3(钛、铝)阶段γ(Ni3Nb)阶段γ矩阵。三角洲相(Ni3Nb)是一个非常重要的IN718合金析出相,这是没有见过在相干矩阵。观测显示最高温度梯度在SLM的界面发生,观察和价值相比是非常高的,在铸造过程中。这表明热流率是非常大的SLM过程发生时,铸造过程完成时,它是小得多。因此,由于这种高冷却速率达到SLM铸造工艺相比,SLM-manufactured粒径被认为是更好的。然后,将样品热处理见证δ阶段对延性的影响。有人指出铸件热处理完成后的样本,在枝晶间区有许多巨大的隔离洗涤阶段不规则,建议彻底根除种族隔离是非常困难的。一些球状碳化物和粗针状三角洲沉淀在枝晶间检测区。缺陷如气孔也观察到,这是影响铸件样品的拉伸性能,导致早期失效。的断裂表面热处理铸造和SLM-processed样本显示一个缩进的表面,标志着晶内延性失败。大萧条SLM-processed样本规模被认为是小当比作铸造的,因为细微观结构。SLM-processed样本具有更好的力学性能是公认的谷物加强引发的快速凝固的微观组织与一个非常高的冷却速度和温度梯度。但脆弱的数量巨大的沉淀洗涤阶段在枝晶间地区被认为有裂缝的鼓动和传播变得更容易。SLM-processed样品伸长被认为是高于铸型标本,因为更多的细微观结构和析出相小。也得出结论,大量的降水的三角洲相矩阵将贬值SLM-processed样本的可塑性,而减少在三角洲阶段被认为增加可塑性以及材料的强度在同一时间。 Also, having no delta phase was seen to improve the notch sensitivity of the sample examined. So, it was seen to be crucial to have precipitation of an average amount of delta phase since it undertakes a huge part in the plasticity of SLM-processed sample. The study [10)研究如何IN718高温合金在室温下的断裂行为是受生产工艺的影响。这种分析进行样本获得使用铸造和权力床融合加法制造(PBF-AM)方法。拉伸试验和断裂韧性估计是做标本。微观结构分析显示各向异性是样品的颗粒形态。从机械测试,发现样品有较高延性和断裂伸长率。这个发现显示,加法制造的样品修改塑性变形机制。SENB测试表明,将标本相比,是标本的最大力量和产量减少,但最大应变增加,表明高度不同的塑性变形机制。铸型标本被认为达到最终失败,但这是没有看到发生在我测试完成后标本。力学测试表明,在铸型标本,裂缝开始早一点开始。AM-PBF样本,这表明,局部塑性变形发生在裂纹尖端附近由于早些时候低屈服强度可能参与延迟裂纹萌生。 The crack propagations were also found to be different for AM and cast samples. The crack length value was observed to be a little lower in AM specimens in which, at the bending test’s end, ultimate failure was not seen. Testing the fracture toughness showed that, in cast specimens, crack blunting was seen with two varying slopes. This was not the case in AM specimens. This was not expected since cast specimens’ yield strength was more than that of AM specimens. This helped to conclude that, near the crack tip, extensive plasticity is not instigated by plastic deformation. The beginning of plastic mechanisms within the materials does not indicate the lower value of fracture toughness when initiation occurs. Tests also revealed that, compared with cast specimens, fracture toughness of AM specimens increases a lot at crack initiation. Fractographic analysis done showed that cast specimens’ fracture mechanism was mode-I fracture mechanism, while AM specimens had a mixed fracture mechanism. SEM observations showed that AM specimens have more striations whose formation interrupted crack front advancement and this was seen to provide them more fracture toughness when compared to cast specimens.

5.1。镍基超合金的疲劳寿命

疲劳寿命是一个力学性能,告诉我们一个对象或材料可以持续多久之前失败。疲劳测试是一种常见的实践做了研究各种超合金的疲劳寿命和行为。有各种类型的测试实践。最常见的疲劳性能的评估方法,HCF, VHCF测试。表3展示了各种论文重点是不同类型的测试方法。有许多因素影响疲劳寿命和行为(一些最具影响力的因素如图41)各种高温合金组件。上述因素是一些最具影响力的因素。精心审阅的论文讨论这些因素的影响在本文中被执行。研究疲劳性能,以及参数是如何影响,可以帮助我们优化某种材料的使用,把它更好的使用,因此在这方面做了很多研究。一个这样的研究(11)关注影响微观结构参数对低循环疲劳寿命。本研究特别关注IN713LC,镍基高温合金。三个合金性能的批次与晶粒等不同的微观结构特征,柱状和产品化用于标准低循环疲劳(LCF)测试在室温和高温。应变控制疲劳性能测试被用于这项研究检查疲劳寿命减少。3种不同的微观结构,疲劳寿命在室温(20°C)被认为是2 - 3倍的时间相比,结果在较高温度(650°C)。这被认为发生由于更滑激活和高温韧性增加,对于任何给定的应变率。这也有助于证明温度对疲劳寿命的影响。等轴组织被发现有1.3倍的生活过渡的,比柱状2 - 7倍的时间生活。这种差异被认为与提高应变率增加。相对不同晶粒大小与微观结构揭示了这一增长的主要原因。 The columnar grains were seen to be the biggest while the grains in the equiaxed microstructure were the smallest. It was also seen that the length of dendrites and elongation along the loading direction were controlled by the size of grains. Both these were seen to increase with increase in grain size, thus facilitating failure. An abundance of precipitated carbides between dendritic arms, formed due to alloy segregation in all three microstructures, which are highly brittle in nature, were seen to provide a crack propagation path and function as origin sites for secondary cracks. Primary sites for initiation of cracks were found to be grains at the surface that have <100> fibre texture components, i.e., Goss and Cube, which is the most preferred direction for the quickest growth of dendrites. This was found to pave the way for the initiation of cracks at the time of LCF testing, in Goss and Cube oriented grains. An identical study [86年)进行,但随着酒吧IN713C, LCF和HCF条件下测试。结果类似于先前的研究中发现的在本研究观察标本进行疲劳性能和HCF测试条件。三种类型的样本具有不同微观结构(晶粒、过渡和柱状)被用于这项研究。也见过,柱状微观结构的最大大小谷物在所有3种不同的微观结构。是看到HCF和疲劳性能测试,较小的颗粒大小的存在提高疲劳寿命。因此,样品与等轴组织和最小的粒度被疲劳寿命最长,其次是过渡和柱状组织样本。也观察到裂纹扩展速率开始在铸造后毛孔似乎上升与颗粒的大小。当LCF样本与HCF样品相比,涉及裂纹的起始阶段后,观察裂纹的传播速度要高于在前,因为使用的加载压力更高的价值比后者。研究[41)还研究了特定SX Ni-superalloy LCF属性,AM1。在这种合金,γFCC结构和相位矩阵γ的阶段,这是立方形的沉淀,是观察。本研究旨在探讨AM1高温合金在高温下的疲劳行为和发展一种方法预测Ni-superalloys LCF寿命的温度升高。为了这个目的,一个损伤模型来描述微裂隙的发展,而假设裂缝发起在毛孔中铸造了。损失预测模型是基于一个过程区概念,描述以及各种滑动系统损害的贡献形成晶体的本构模型。材料的脆化区躺在微裂隙帮助解释了与氧化。在这项研究中,在毛孔,为模拟微裂隙的行为级了。小规模的,锐利的级距下被认为是在中等温度裂缝。但在升高的温度下,由于氧化和地方粘塑性、异常裂缝的增长率被认为在该地区周围的档次。这种异常疲劳裂纹增长率在升高的温度下被解释为当地粘塑性的应变场,利用有限元法计算,数据关于氧化和晶体粘塑性的本构模型。观察到模拟,计算结果与实验结果。 Another study [58)集中在高周疲劳(VHCF)摘要针对DZ4 Ni-superalloy铸件制造使用DS的行为过程。它也展示了在这些铸件气孔的影响。非常高的疲劳循环加载被强加给HIP-processed (Hot-Isostatic压)和标本。演员DS样本采用小时法生产的DS真空感应炉,热处理紧随其后。臀部是用于处理一些标本,为了消除铸件气孔。实验结果表明,HIP-processed和样本显示不断下行s (n曲线。疲劳断裂是观察标本用臀部处理和铸件。断裂是发生一次交叉的周期数10⁷周期,虽然HIP-processed样品,但被认为是一个转变的50多个MPa一段10⁷周期失败。因此,通过消除铸造气孔,HIP-processed样本被认为达到优良的疲劳性能比样品用铸造方法。也观察到地下裂缝的起始点是内部铸造气孔的标本。这是发生在10的范围⁵到10⁹周期在较低应力振幅比HIP-processed样本的疲劳裂纹开始从晶体方面减聚力。也看到,随着铸造气孔的面积增加,周期失败降低了。总之,臀部治疗的好处关于消除铸造缺陷和改善疲劳性能已经彻底证明了在这个研究。另一项研究[20.)关注VHCF生命进化后微观结构退化。主要是给VHCF CMSX-4 2的性质^nd一代镍基SX超耐热不锈钢,在这项研究中。测试的帮助下进行4种不同CMSX-4铸件不同微观结构(热年龄在1100°C / 300 h,收到基,和蠕变变形张力在1100°C / 120 MPa 24 h和100 h)计算影响微观结构的退化有超过VHCF一生失败和断裂机制。微观结构的粗化被认为在热老化。有人看见一个数值模拟需要正确地设计样本。这是进行有限元模型的帮助。VHCF一生的主要依赖被认为是裂纹萌生阶段,这是反过来由蠕变损伤控制。然而,毛孔被认为可以控制微体繁殖模式。一生中也发现被氧化和独立于任何影响γ/γ形态学,失败被认为是主要原因,控制铸件孔隙大小。此外,VHCF一生被观察到的降水下降的负面影响,因为增加的模式我裂缝的结果减少屈服强度和气孔的形成更大的尺寸,由粗化过程中老化引起的。另一项研究[21),旨在调查LCF下疲劳寿命的可变性,HCF CMSX-4 VHCF条件,3^{理查德·道金斯}代SX Ni-superalloy基于在凝固微观结构缺陷形成的各种解决方案的应用程序后热处理过程。3做了热处理程序3类型的样本,即HT1 HT2, HT3。HT1的设计被认为专注于树突结构实现巨大的化学同质化,没有剩余的γ/γ′低共熔池和IM(初期融化)。然而,HT2的设计关注呈现较低水平的化学同质化,相比之下HT1,并保留一些γ/γ′低共熔池。HT3,合金的设计构造,以确保一个巨大的面积比例(20%)的我将会出现在铸造,不造成任何形式的容易辨认的毛孔的大小的增长。是见过固溶热处理改善蠕变和拉伸性能,但他们没有看到影响热处理应用的类型。利物浦的测试显示,HT1 HT3,参与样本,都有类似的利物浦的生活。利物浦HT2被认为更少的生活在非常高的压力振幅,由于HT2微观结构呈现明显的循环棘轮效应。所有裂缝导致失败被认为起源于铸造气孔。其次是氢氟烃对所有样本进行测试。又只看到HT2执行一些比其他两个更糟糕。裂缝HT1和HT2被认为起源于内部铸造气孔,但裂缝HT3从氧化层被启动。短的HT2 HCF生活和失败被解释为相对大量的表面裂缝,即使在低外加应力振幅。 The same set of samples was subjected to VHCF tests, and it was found that there was no significant difference in any of their VHCF durability. It was seen that, in castings that have undergone solution heat treatments, the size of solidification pores was seen to be the major metallurgical defect guiding the VHCF life. And hence, the VHCF life was seen to mostly be influenced by the solidification constraints used in comparison to solution heat treatments. Another study [47)检查的疲劳行为IN713C Ni-superalloy LCF下,叠加LCF / HCF, HCF装载。研究中使用的测试条件是一个空气环境温度的600°C下总应变控制。HCF条件下观察,同时进行载荷、应变疲劳极限下降被视为平均应变。但是一旦平均应变的值达到某一极限,超越不引起任何显著高于意味着被强调。如果超载的振幅是足够高,生命周期叠加HCF加载期间观察纯LCF载荷相比显著降低。纯LCF载荷作用下,铸件缺陷发现表面下加载裂纹的起始位点。在LCF / HCF加载,裂缝被认为是启动由于滑脱带的存在或发现铸造缺陷的测试样本。由于晶体和noncrystallographic起始的裂缝及其传播,strain-life曲线的测试样本被认为有一个非常广泛的分散。由晶体滑移带裂缝意味着被展览的裂缝扩展阶段我增长导致巨大的解理面和表面以下,或裂纹的传播和发展方向的垂直方向加载应用。裂纹的起始被认为发生在毛孔呈现以下表面由于ii期时裂纹扩展裂纹的起始后noncrystallographic的意思。 The minimum and maximum stresses induced over the number of cycles under LCF and HCF/LCF loading conditions were observed to be steady and not change much. The lifetime of pure LCF was seen to be relatively higher when compared to LCF/HCF loading conditions. And this was seen to happen because of the excess growth of cracks resulting from HCF loading, even after reaching an adequate crack length. A considerable increase in lifetime was witnessed when superimposed HCF loading was reduced, and lifetime was seen to have reached the life while undergoing loadings with the nature of pure LCF conditions eventually after superimposed HCF loading was eliminated. Various methods for initiation of cracks, crack propagation, and a coaxing effect that may have been caused due to the superimposing of the HCF loads were seen to explain the discrepancies in the lifetime exhibited by both specimens that underwent pure LCF loading and LCF/HCF superimposed loading. Under LCF loading, all cracks were seen to have been initiated beneath the surface at pores. Transgranular propagation of cracks was observed at low LCF amplitudes, while a blend between transgranular and interdendritic crack propagation along pores was seen to occur when high LCF amplitudes were used. Under LCF/HCF loading, only transgranular propagation of cracks was detected, caused by the alternating unloading and loading actions. Results dictate that superimposed HCF loading can strongly influence lifetime before a particular crack length is attained. Another study [74年)工业的角度论述了SX镍基超合金的热疲劳(TMF)。TMF生活被极大地影响一个给定的一组试验条件使用。这包括(1)T_马克斯(最高温度)、(2)T_最小值(最低温度)、(3)Δε应变范围,(4)t零时间。本研究主要集中在TMF行为表现出由裸露的合金在高压政权和裂纹在涂层合金层和传播。的结论从本研究观察TMF的生活Ni-superalloy深受给定的一组条件用于测试。TMF生活被认为是显著降低T_马克斯从850扩大到1000°C或什么时候T_最小值从400下降到100°C。也看到一个高的有害影响T_马克斯值在低应变更为值得注意的范围相比,高应变机制。标本在最高温度时,有一个戏剧性的减少TMF压缩载荷作用下的生活。这是看到发生的大塑性变形时的压缩。此外,拿着它在非常高的温度下被视为提高氧化造成的损害。显示在这项研究中,蠕变能力不一手确定TMF的生活。适当的显微结构的异构性和良好的晶体取向被观察到有更高TMF生活产生积极的影响。对于一个给定的应变范围内,TMF生活被认为是高标本晶体取向的< 001 >。然而,定向效应影响不如对TMF的生活机械应力的影响。这被认为是由于较低的杨氏模量沿< 001 >的价值相对于其他晶体取向。在光秃秃的合金,TMF的起始裂纹在光秃秃的合金被认可以下原因:(1)之间的交互变形双胞胎或滑带(2)微孔隙的形成和氧化峰值表面的标本。 The TMF failure mode was also strongly seen to depend on strain range. An experiment with CMX4 superalloy revealed that the fracture mode changed from crystallographic to noncrystallographic with a decrease in strain rate. And, the specimen with the crystallographic fracture mode was seen to have highly reduced life when compared to samples following a noncrystallographic fracture mode. In coated alloys, the cracks were seen to be initiated at the surface of the coating, even at relatively low strain rates. And these cracks were then seen to propagate into the substrate. In coated alloys, crack propagation was also seen to accelerate due to a process called crack coalescence. Another study [2关注疲劳强度和燃气轮机叶片铸件的生活由MAR-M247 Ni-superalloy与多个碳化物沉淀。所使用的刀片被分成三部分,如图42。在铸造过程中TaC、WC、抽搐、氢氟烃和其他MC碳化物类型被发现已经形成的叶片材料。50%的发现,碳化物看到TaC碳化物。相反他们的成分比例相对较低,碳化物不过有实质性影响的材料属性,使初始裂缝的形成和传播。屈服强度被发现883 MPa,高于最大应力的值。

最小疲劳寿命在657、382和545 MPa是1.17×10⁶,10⁷和5.89×10⁶周期,分别在叶片的身体上面,中间,和底部。所以,总叶片疲劳寿命的生活是被1.17∗10⁶它的顶部是最短的周期。在硬质合金缺陷的情况下,使用有限元法计算容积率0.02%是预设的。从底部的叶片顶部,有一个积极的压力值,增加,最高能达到657 MPa。通过应力分析,叶片的疲劳寿命可以评估使用给定的疲劳曲线。vibration-tensile结合实验设置,可以测量压力的帮助下应变仪用于叶片的不同部分,用于评估叶片的条件。叶片的疲劳寿命是决定使用各自的•冯•米塞斯从实验获得的等效应力和可用的疲劳损伤累积的曲线和Palmgren-Miner规则。总之,实验结果准确获得叶片缺陷体积比之间的关系及其疲劳寿命。这种关系进一步用来预测疲劳寿命值最小和最大应力的模型叶片不同缺陷体积比率。

另一项研究[96年]研究了SX Ni-superalloy铸件的性能行为是如何受温度的影响。样品受到两个温度下性能的测试。一个是一个较低的温度T₀°C和另一个更高的温度T₀+ 250°C。检查循环变形行为表现出的样品,据透露,在测试过程中温度和应变振幅是影响合金的循环应力响应表现出很大。观察一个初始的快速循环硬化为每个级别的应变而进行压缩和紧张T₀°C。但一个初始循环软化的温度较高T₀观察+ 250°C。样品通常被认为达到饱和T₀°C,在最初的循环硬化。这个结果是样品除疲劳对应用程序最高的菌株和显示,张力不断硬化,最后断裂。在较高的应变水平下,连续循环软化在紧张和硬化在压缩被认为发生在疲劳的一些特殊的样品T₀+ 250°C。通常,铸造小孢子在地下或裂缝的表面被视为网站开始在每次执行性能测试在两个温度。当观察到T₀°C,所有标本都有单独的疲劳裂纹起源。在T0 + 250°C,其中一些甚至倾向于表现出多个裂缝作用存在于地下。局部塑性变形和应力集中发生在周围微孔隙煽动微裂隙的创建和初始裂缝而进行循环加载过程。这被认为是表现为粗糙表面,观察周围的微孔隙。也显示较高的塑性变形发生在样品测试在更高的温度,从而导致疲劳寿命降低相比,在较低的温度进行测试。研究还表明,裂纹萌生HIP-processed样品中主要发生在Ta-rich碳化物存在于地下,由于缺乏铸造气孔,期间所有的毛孔都消除臀部处理。进一步的调查显示,温度变化导致断裂模式的改变。观察标本的断裂表面的整体外观测试T₀°C被认为指出,主要是疲劳失效发生在1或2晶体方面。现在,裂纹扩展的方向,发现一直在拒绝一个约50°角从试样轴的方向[001]。这就是所谓的八面体晶体开裂(I期)。Ni-superalloys FCC结构,这个方向的裂纹扩展通常被视为接受高频率、低温度时首选。即使受到低频和固定应变率的10⁻³年代⁻¹在性能测试期间,Ni-superalloy看到喜欢晶体开裂模式(I期)。注意的另一点是,方面的失败显示一个典型的解理型失败以及河流模式有关,这通常被认为是依赖组件代表正常压力作用于骨折方面。滑动平面上的应力作用通常协助故障避免裂缝的闭合解析后的剪切应力破坏滑动平面裂纹尖端前被认为是一个观察支持通过显微镜观察的结果分析。当标本进行测试T₀°C和T₀+ 250°C,他们疲劳表面是彼此不同的。微观分析表明,断裂部分主要是观察到并显示模式下我骨折持平。一个完全功能noncrystallographic模式失败被发现当放大倍数增加。这模式被认为是由粗分散均匀的方式的特性。显示没有疲劳辉纹,表面和横截面积是减少只有少量标本展示没有实质性的伸长。微观结构的研究可以揭示了失败的机制研究中观察到两种开裂模式。对开裂失效机理T₀°C被认为是沉淀γ^′阶段的剪切发生一起γ矩阵。和T₀+ 250°C,开裂”被认为是有限的γ矩阵和γ/γ^′接口。力学性能和疲劳性能严重依赖固有缺陷诱导在铸造过程中使用的样本。铸造合金被认为是多孔和无数的缺陷,如收缩,空洞,和天然气疏。铸造组件承受疲劳载荷被认为是负面影响这些缺陷的存在。随着铸造零件的疲劳寿命而言,它被认为是严重依赖于缺陷的大小和位置。一项研究[43)特别关注这一点。K465、多晶镍基高温合金被用于制造样品在这项研究中。本研究两种类型的样本制作。微观结构的观察,研究中使用的样本被分成两类:好(FG)和粗粒度(CG)样本被认为有相当大的差异时,颗粒的大小。晶粒尺寸的变化和显微组织观察的结果用不同的冷却率制造样品。这些铸造合金的发现的缺陷被认为是分为两种类别:天然气毛孔或收缩的空洞。CG缺陷样本被发现在谷物和GBs,当他们只看到了FG GBs的标本,因为细粒度尺寸相对小得多。的γ”阶段和MC碳化物合金的主要增强剂。加强合金在高温下被认为发生由于碳化物颗粒的沉淀,沿着GBs和枝晶间微观结构。然而,由于碳化物的脆性性质,他们看到作为网站发起的裂缝,也为裂纹扩展提供了路径。碳化物在CG样本被发现在谷物和晶界,当他们只看到了FG标本由于晶界的细粒度。分布的碳化物沉淀被制服,均匀的成品样品虽然被认为是高度不均匀地分散在CG样本。利物浦进行所有测试样本,并发现CG样品最好疲劳寿命相比,成品样品。这是图形表示在图43。Factographical研究表明,这是由于更高的缺陷区域和缺陷比率为CG FG样本的样本。这一趋势也出现在最大缺陷分布。在成品样品,裂缝在枝晶间缺陷和传播通过发起script-like碳化物。在CG样本,裂缝被启动的晶界缺陷通过这些晶界和传播。显微结构的调查显示,疲劳破坏是由晶界缺陷。这项研究还揭示了粒度对疲劳行为的影响。另一项研究[12)关注的是性能和dwell-fatigue (DF)的行为扩散(Al-Cr)涂布IN713LC Ni-superalloy。这项研究表明,沉淀粗化发生在性能和DF检测制度。循环应变疲劳性能测试期间被拉长宽度沿加载轴垂直于加载宽度为代价的轴。立方γ沉淀的伸长伴随着增加应变振幅被圆形的边缘,也见过合并。DF测试也导致晶粒粗化,沿着一个方向垂直于加载轴。DF测试之后,许多形状不规则的蛀牙代表蠕变损伤沿晶界形成。这些蛀牙在测试过程中导致的聚结材料的进一步削弱,因此启动裂纹的形成。他们也看到促进裂纹增长。三个独特的区域观察Al-Cr扩散涂料、基于其独特的金相特点:(1)外扩散区(ODZ),(2)内扩散区(IDZ),和(3)第二反应区(SRZ)。ODZ”被认为拥有一个粗粒度结构与纳米颗粒在颗粒分散在一个很好的方式。但是IDZ看到细粒度结构,随着谷物有多边形形状的金属间化合物颗粒。扩展γ′沉淀SRZ时被发现。铬镍铁合金的边界713 lc衬底和SRZ,指出粒子与针状的形状和偶尔显示树突形态识别是拓扑封闭包装(tcp)σ相。ODZ,几个弱点由圆形缺陷后被观察到的性能测试。GBs出席的表面被视为网站发放ODZ和IDZ的疲劳裂纹。这些裂纹的传播方向是垂直于加载轴。同样的结果被认为与DF测试,这是由于蠕变损伤。也观察到疲劳性能和DF测试导致疲劳软化。测试还表明,DF测试条件可以减少应力幅值相比,LCF样本。这项研究表明,DF测试条件改善diffusion-coated合金的疲劳寿命相比,循环LCF加载。类似的研究(22]关于另一个涂层高温合金集中在损伤机制。在这项研究中,CMSX-4 VHCF属性,与NiCoCrAlYTa SX Ni-superalloy涂布涂层、喷砂检查。标本投给本研究进行了两种类型的热处理:固溶热处理(T1)和时效热处理(T2)。不同的抛光时间用于标本,以改变他们的再结晶层的厚度在50到200之间μm。完全扭转条件下(R=−1)、轴应变疲劳试验进行了这项研究在20 kHz和1000°C。最初,所有标本的加热45分钟完成稳定的温度曲线在整个样本和获得一个稳定的氧化层的表面上。裸露的样本,研究显示,形成一层由于再结晶与厚度大于最大的铸件孔隙发现标本的表面(> 50μ米)的主要网站的行为被视为起始的裂缝和疲劳寿命下降背后的原因。和疲劳寿命被送到提高再结晶层变薄(< 50岁μ米)。涂层标本,然而,认为减少了VHCF生活,特别是对于高应力振幅。研究标本失败暴露,裂纹起源于表面的涂层被传播通过模式借助于氧化。裂缝是很容易传播到涂层。他们开始进入细胞一起出现的相互扩散区边界,同时避免基质的渗透率。再结晶层被观察了只在周边地区附近发现的裂缝发起表面。环境阻力CMSX-4被认为已经退化的喷砂处理,引入粗糙度通过执行AlN氮化物的沉淀,增加氧化层的厚度。当与标本进行抛光,疲劳寿命或破裂模式几乎被认为是独立于任何环境恶化影响,不存在表面再结晶。观察,粗糙度加上表面再结晶层退化的疲劳寿命,加速裂纹的形成和传播形成的表面上,造成应力集中,最后沿着晶体破裂的飞机。相互扩散区,这是一个网站损伤积累由于裂纹引起的氧化GBs内部氮化物和降水的再结晶层,被认为有显著控制涂层试样的疲劳寿命。另一项研究[3)研究一个特定的疲劳行为Ni-superalloy拥有大量的硼和碳升高,B1914,满意的数量的碳化物和硼化物铸件的结构需要增强的蠕变特性。本研究是为了了解在更高的温度下合金的疲劳性能。在这项研究中,预制块B1914超耐热不锈钢。酒吧是热处理使用臀部过程,其次是固溶退火和降水退火。加工B1914 Ni-superalloy被认为有一个最终结构的粗树枝状颗粒。被包含的物质结构γ’沉淀,γ矩阵,γ/γ’低共熔池,许多硼化,沿着GBs和枝晶间碳化物形成的区域。铸造缺陷不同大小在150年和800年之间μ米也观察到的结构HIP-processed和样品。疲劳测试完成,直到失败发生。s (n曲线获得各种标本测试了不同温度下的测试和比较。在测试过程中随着温度增加,最大应变的标本可以处理而周期直到失败的数量减少。然后,factographic分析骨折标本使用SEM。这表明阶段我疲劳裂纹的传播机理方面的存在为特征的鱼眼检测断裂表面只在800年和900°C。被减少的大小方面在测试过程中当温度增加。断裂表面的样品进行了测试在950°C,未见有任何方面。测试温度为950°C时,裂纹扩展是通过第二阶段发生机制。这项研究还显示,温度对疲劳寿命的影响。 Another study [67年)检查起始裂缝及其传播的多晶Ni-superalloy在性能测试期间。疲劳性能试验的进行标本暴露在各种热处理过程像臀部、标准热处理(SHT),并结合热处理(臀部+ SHT)。标本的实验是用铬镍铁合金的合金制成的。性能的测试结果表明,SHT标本经历了大量的压力,经历了失败在一个低数量的周期,臀部标本处理经历了少量的压力,经受住了大量的周期在失败之前,和标本进行了SHT +臀部治疗经历了低和高应力相比SHT和臀部,分别,但经受住高和低数量的周期与SHT和臀部相比,分别。通过研究标本的微观结构及形貌进行了表征,发现对标本SHT增强合金强度的变换冲洗δ粒子。同时,臀部处理是提高试样的疲劳寿命消除铸件中出现的微孔率。对于SHT标本,研究断裂表面显示,微孔率作为网站的裂缝和提供传播路径的起始。次生裂缝初始表面的微孔性也被观察到。HIP-processed样品中,裂纹萌生区显示晶间断裂形态。由于脆性沉淀在臀部和显微疏松根除从铸件的结构处理,GBs被函数作为裂缝起始站点,沿着GBs和裂纹的传播,低强度被发现导致HIP-processed铸件的失败。臀部的宏观金相+ SHT表明,碳化物和碳氮化物夹杂物作为裂纹萌生的网站。根据微观结构观察,除了γ′和γ′′助力器、碳化物和小型规模δ粒子被发现铸件进行髋关节的主要沉淀+ SHT。然而,几乎为零的证据支持小规模的事实δ作为网站发起的裂缝或裂纹的传播渠道。臀部和SHT被认为有助于实现疲劳寿命和强度在样本之间的平衡。另一项研究[1)调查的好处使用高梯度AM1镍基高温合金的凝固LCF寿命。性能的测试是在AM1合金样品使用传统布里奇曼过程使用辐射冷却和LMC过程提供了改进的热梯度以生产铸件粗和细枝晶结构,分别。测试结果证明使用LMC方法达到较高的热梯度,进而导致低pda和技术性能值和细微观结构,有4倍的疲劳寿命布里奇曼铸型标本。样本中由两种方法,裂缝出现在铸件表面毛孔启动了。这些毛孔的小尺寸样品用LMC结合产生的细微观结构被认为有助于延长这些标本的疲劳寿命。蠕变试验的标本也进行了蠕变寿命或属性是否受到影响通过使用一个高的热梯度固化技术。但观察测试结果的差异被视为微不足道,不值得被注意到。另一项研究[13)检查应用的影响热障涂层在LCF Ni-superalloys用熔模铸造过程的行为。超合金通常用来制作组件,在非常艰苦的条件下工作。的一个主要问题,每一个部分镍超合金制成的共同点是,他们在非常高的工作温度。长期暴露在高温下可以最终造成损害的任何材料。给这些合金热障涂层(TBC)可以提高合金的生活更多。除了增加组件的生命,热障涂层的应用也可以修改一些力学性能。就是这样一个财产作者研究了涂层的性能表现标本和裸露的标本,所有这些都是由熔模铸造过程。TBC)包括CoNiCrAlY黏合层沉积(BC)的帮助下空气等离子喷涂(APS)和热涂层(TC)粉末的混合物制成的YSZ和EUCOR比率50/50 wt %,随后等离子喷涂。利物浦的测试显示,这一过程被称为漂流发生测试涂层和裸露的标本。还透露,裂纹萌生于裸标本主要发生在缺陷附近。 In coated specimens, the crack initiation was always either at the TC/BC interface or the BC/substrate interface. Findings of the study dictated that the density of the fatigue cracks that made it to the substrate after penetrating through the TBC was seen to be almost 10 times bigger compared with observations about uncoated superalloys. This result helped conclude that there was a more even distribution of the plastic strain along the entire gauge length of coated specimens than in uncoated specimens. This conclusion also revealed that, for the identical levels of stress amplitudes, the plastic strain amplitude levels seen in coated specimens are much higher than the values recorded for uncoated specimens. The curves representing fatigue lives of the specimens in Coffin–Manson representation showed that both uncoated and coated superalloys had the same fatigue lives when undergoing testings at the highest amplitudes. But as the number of cycles increased, the coated specimens were able to withstand higher stress amplitudes, thus leading to a better fatigue property. The fatigue life curves of specimens in total strain representations were almost identical for both coated and uncoated specimens. Very few deviations were seen on reaching a very high number of cycle values. These deviations were found to be due to scattering in Young’s modulus of uncoated and TBC-coated superalloys. But the final results concluded that there was no significant increase in fatigue life because of applying a coating. But the TBC used does show to be a promising tool for protection of alloy from harsh environments with very high temperatures.

经过精心研究论文与疲劳相关的行为,在这些研究中使用获得的数据,一些常用的图形显示疲劳行为Ni-superalloys(图44)和温度条件对疲劳寿命的影响,在失败和压力诱导的周期数(图45)已经被绘制。

5.2。镍基超合金应力破坏的性质

就像疲劳寿命应力破坏材料也是基本的属性。压力突然破裂和材料在压力下的彻底失败。应力断裂属性被认为是由两个主要因素(如图46)。由于镍基超合金用于制造零件在非常严酷的环境下工作,他们可能会受到大量的压力。因此,它是至关重要的研究这些材料的应力破坏性质,以更好地理解他们如何执行在不同情况下,如何更好的优化和他们的应用程序如何改善他们的一些特点。,由于这些原因很多这方面的研究已经完成。一个这样的研究(52)关注的是应力破坏Ni-superalloy脆化,叫做合金625。标本提取部分巨大的铸块Ni-superalloy合金625有一个柱状晶粒结构受到微观结构调查和破裂压力测试。通过金相调查发现铸件有两个分开的:等轴和柱状区域。标本被从铸件的柱状区,谷物的宽度被认为使以类似的方式与加载的方向。这部分被选中,因为它类似于微观结构外壳像涡轮叶片内部的微观结构有柱状颗粒是更可取的。十三应力破坏考试进行这样的温度在- 650°C, 700°C, 750°C。的微观结构和铸的solutionized被认为有一个晶粒区有很多缺陷和区柱状晶粒结构是完全免费的任何缺陷。当检查的帮助下应力破坏测试,一个柱状区是免费的缺陷也被观察到。由温度和老化时间的影响在本研究结合以获得合金625年拉森米勒参数。通过进一步计算使用这个参数,625合金的潜在应用在任何结构设计,拥有一个设计100 MPa的压力100000 h在720°C,被发现。 As a result of the larger size of grains observed in specimens with a columnar structures, it was found that for any given value of service time and temperature, the rupture stress of the sample was significantly greater than any of its other counterparts. However, it was found that there was a negative relation between rupture ductility and exposure to high temperature for an exposure time of 1000 h. Any amount of ageing beyond this time limit was seen to cause rupture embrittlement. This embrittlement was seen as a result of precipitation in GBs. The fracture due to embrittlement was seen to be intergranular with the surface of these fractures being faceted and the side surfaces showing cracks propagating along the GBs. The same trend was observed in all samples, thus suggesting that the reducing of ductility observed was not caused by secondary carbides precipitating at the GBs. Even though a significant increase in secondary carbides precipitating in GBs was seen to happen as a result of a higher duration of ageing, they were still seen to have negligible effects on the rupture ductility. In contrast, theγ”阶段的形成被认为导致的减少延性的转换δ阶段是诱发脆化。为了避免后者,影响服务的温度或时间被认为是必要的。如果牺牲前,它被认为,降低操作温度低于600°C是唯一选择,或在后者的情况下,影响服务时间一个组件可以有效运转的温度高达600°C被认为是唯一的选择。的δ阶段内容被认为与破裂增加持续时间增加。首选的位置δ步沉淀被认为接近microsegregated Nb的微观结构。应用的研究还揭示了影响压力和温度对断裂Ni-superalloys的生活。提高温度或压力被应用于显著降低破裂的生活。这证实了研究中收集到的数据通过各种断裂测试。在图以图形方式描述的数据关于这个47另一项研究[33]讨论了关于DZ24, SX Ni-superalloy修改得到的多晶K24高温合金,这种合金的断裂特性。K24的传统铸造Ni-superalloy公认其属性包括其公差之间的平均气温900和1000°C。其晶粒GBs成为积累损伤包括网站突然出现的裂纹生长的早期阶段使用。作为解决方案,DS过程用于生产叶片与定向柱状颗粒结构。因此DS铸件应力破坏生活的柱状微观结构被认为是高得多的比多晶铸件。DZ24合金的断裂时间被认为是K24合金的两倍。的体积γ′沉淀在K24合金被认为是小,但这些沉淀物被视为之间的间距很宽,和破裂压力测试的时候,没有γ′漂流了。DZ24合金沉淀γ′相被认为很密集,由于他们的巨大体积,和γ′木筏被认为形成时发生应力破坏条件。这是表明更好的延性DZ24。合金DZ24有大体积分数的和定期的立方体形状的沉淀γ′相被认为提供更好的抵抗破裂。另一项研究[23)检查响应在SX Ni-superalloys应力松弛和显微结构的变化,时间和温度对应力松弛的影响SX Ni-superalloys CMSX-4,“100年,epm - 102。CMSX-4 (2^nd创)是一个超耐热不锈钢有3.0% Re内容和展品良好的抗蠕变性。它的密度是8.69克/厘米³。与此同时,epm - 102 (4^th创)是一个超耐热不锈钢,密度9.16克/厘米³再保险的内容略大6%,和更好的抗蠕变。他们两人都是与通常的长方形板SX铸造方法,均质,解决热处理,最后气风扇熄了。“100年被认为是1^圣创SX超耐热不锈钢。执行数据对应力-应变速率得到放松后的测试被认为与恒定的负载测试结果。应力松弛和组织反应观察改变测试条件下合金的改变。epm - 102被表现出更高的电阻对应力松弛而CMSX-4 982°C以上的温度。两种合金应力松弛测试后显示高温定向粗化。抗应力松弛几乎是相同的在871°C CMSX-4和epm - 102。但在升高的温度下,epm - 102显示增强的蠕变特性和应力松弛率较小的值相比,后一代Ni-superalloys。这似乎还解释为什么后来代超合金有更好的比老的一代超合金抗蠕变性。所有三个超合金表现出粗化而发生应力松弛测试温度超出最后老化温度。此外,卸货后在测试的时候,发现时间应变复苏称为“粘弹性”。 Stress relaxation was seen to progress over passing the time and at what rate depended on temperature. It was seen that with an increase in temperature there was a decline and increase in creep properties and stress relaxation rate, respectively. And also, the potential improvement of resistance towards stress relaxation by prior exposure towards creep was confirmed by NASAIR100. Another similar [24)研究是集中在应力应变发展CMSX4, SX Ni-superalloy,进行应力松弛测试。避免条子缺陷的形成和杂散颗粒的再结晶和凝固而接受连续热处理可以被视为最重要的微观结构控制SX Ni-superalloys。这是因为额外的GBs的存在对疲劳和蠕变性能有负面影响。GBs的形成是与当地的铸造条件而蠕变和疲劳性能与应变和应力的局部发展发生在冷却和凝固。开发压力熔体凝固和冷却过程中由于不同的热膨胀系数表现出由熔融合金和陶瓷外壳和内核。这些压力的大小可以足以让SX铸件产生可塑性。塑性应变的大小也可以煽动时再结晶凝固后进行热处理。再结晶发生在CMSX4 Ni-superalloy被认为是深受引入塑性应变和温度的数量,这一毒株。再结晶,塑性应变的关键价值被确定为6%。在高温下,几个应力松弛和蠕变进行了测试。 These tests revealed that the creep flow at different temperatures was dependant on time. In order to accurately define the evolution of strain and stress happening while cooling occurs over an extensive temperature range, many Norton’s or steady-state creep equations were developed with the help of experimental data and was used as a constitutive law of plastic flow. In addition, the equations acquired for steady-state creep were not completely correlated to cooling from solidification as the local solidification/cooling time was seen to be very small than that measured in creep. Furthermore, the stresses applied during creep testing were seen to be less than the yield stress. This was seen to be in contrast to the stresses developed during cooling after solidification, which was always seen to more than the yield stress. Experimental results identified that the growth of macroscopic strain happening while stress relaxation tests were conducted, and the cooling of SX Ni-based superalloys heavily depends on time, thus making them viscoplastic. The viscoplasticity law that was constructed with testing of specimens under displacement control as the basis confirmed that viscoplasticity was more stress dependant than it was time dependant. Whenever the yield stress was surpassed by the accumulated stress when cooled at a specific temperature, time-dependent elongation became very dominant because if the sample was constrained, it must be compensated for the thermal strain. The calculations obtained using the constitutive equation for many stresses and temperatures within a particular range in time were found to match with the results of the isothermal experiments carried out. But they were also seen to show considerable deviation from the measurements obtained via in situ cooling experiments conducted under strain-controlled mode to simulate the casting conditions under which cooling and solidification of melt in a ceramic mould take place. Delving further into the study, the results of experimenting under strain-controlled mode showed that stress relaxation is twice as observed when experiments were conducted under displacement control mode. Stress relaxation under strain-controlled mode was observed to be a better choice for assessing the viscoplastic response under the conditions used in the study. This concluded that the viscoplastic strain development in the initial stages of cooling when testing of samples was done under strain-controlled mode, which was similar to casting conditions, was mostly controlled by lattice relaxation. Another study [54)集中在影响铸件的冷却速度对机械和微观结构属性与特定的镍基高温合金K417G强调应力破坏。在这项研究中,三种不同冷却速率为1.42°c⁻¹1.06°c⁻¹和0.84°c⁻¹获得使用不同的跑步者而设计的。拉伸测试是在900°C,而应力破坏测试是在950°C使用235 MPa的压力值。实验结果表明,所有属性随冷却速率的观察。当冷却速度降低,γ/γ共晶的体积分数降低但增加了二次枝晶臂间距,γ/γ共晶的大小,和γ相的尺寸和体积分数。最大的冷却速率为1.42°c⁻¹,组织更加均匀。由于碳化物的分布和体积分数和微孔隙的铸件不变化,力学特性被认为是主要是确定的尺寸和体积分数γ的阶段,γ/γ的共晶。因此,样品使用的冷却速率0.84°c⁻¹表现出最好的性能压力生活和延性断裂。这些样本被认为γ/γ的低共熔池的体积分数和的最大大小γ”阶段。考虑到所有这些结果和观察,最可取的和优化的冷却速率被发现的价值0.84°C·s⁻¹。

5.3。镍基超合金的蠕变特性

蠕变特性是另一个重要的力学性能决定如何表现在高温超耐热不锈钢组件。和重要的研究在这一领域给了我们一个更好的理解如何适用不同的超合金可以在高温下应用程序,和帮助我们改进,允许这种合金在严酷的工作条件或使合金改善耐力严酷的工作条件。我们已经看到如何受到某些铸造条件蠕变特性和过程(图48显示了蠕变特性的主要影响因素)。但是学习是不够的。调查不同合金的蠕变特性和行为,以及它如何与铸件显微组织等因素也很重要。一个这样的研究(51)调查和蠕变特征之间的关系γ4“沉淀”粗化^th一代SX Ni-superalloy当时发生的长期老化在1000°C的100 - 1000 h。研究还揭示了析出碳化物大小和蠕变寿命之间的关系。关于这些数据在图表示49。这是看到的平均尺寸γ“沉淀成为更大的老化时间延长,与γ沉淀保留其直角棱镜的形状,而在整个老化过程中粗化。岁的蠕变寿命样本最初被认为增加然后减少曝光时间增加。提高铸件的蠕变寿命受到衰老被认为是轻微增长中观察到的结果γ与它的大小很像的阶段γ“阶段”大小对应于优化的蠕变性能,耐火材料元素扩散和内混乱的积累γ频道。而深的粗化γ发生的阶段,由于过度老化被认为导致减少位错运动的阻力,因此蠕变性能恶化。SX的卓越的抗蠕变强度Ni-superalloys在升高的温度下被相干沉淀的结果γ“进入强化阶段γ矩阵,其体积分数比平时更高。平均大小、形态、体积分数的分布γ沉淀,形成的晶格错配表现出的接口γ和γ阶段和弹性模量都是非常重要的因素,发挥了重要的作用确定Ni-superalloys的机械性能和行为。的γ观察的沉淀进行粗化与增加曝光时间和温度在热暴露;这是发生在两种方式之一:(1)粗化γ的阶段沉淀一个立方体形状的奥斯特瓦尔德成熟和(2)的γ在其他情况下的木筏形成定向集群。的γ沉淀相的粗化观察下降引起的γ/γ界面的面积,γ/γ接口的晶格失配应变,模量不合群。作为一个直接后果的激烈γ“粗化,沉淀的一致性被大幅减少,和高温强度被明显退化。实验研究证实γ的沉淀相粗化的主要原因是蠕变特性的退化CMSX-10 Ni-superalloy而暴露在非常高的温度下进行很长时间的。蠕变变形后,两种不同类型的毛孔,即蠕变和毛孔,在场的断裂表面。相比蠕变孔隙、微裂隙,源于铸造气孔被认为对合金的蠕变寿命更有害。另一项研究[78年)整理的蠕变和微观结构两种不同的属性类型SX Ni-superalloys。其中一个类型被认为是在布里奇曼炉生产的帮助下传统DS的过程。另一种类型是产生选择性的帮助下电子束融化(SEBM)。的微观结构标本开始定向多晶,然后演变成单一水晶进展凝固。在这两种标本,看到多晶的边缘厚度1毫米。蠕变试验是在铸的SEBM酒吧,热处理SEBM栏和热处理布里奇曼处理酒吧。本文还展示了应用压力和温度的影响在蠕变特性(图形如图表示50)。与温度升高,压力小的政权3标本被认为表现出类似的蠕变行为。相比之下,在低温高压的安排,一个高度明显不同的蠕变行为3标本观察。竣工SEBM材料表现出最低的破裂时间,最小的破裂压力、最大和最小蠕变速率值。SEBM材料热处理是观察到比材料用布里奇曼表现更好的过程。没有观察到关于最小蠕变率差异。此外,SEMB材料被认为有一些扩展的蠕变寿命由于高破裂压力中观察到这种材料。同时,两种热处理样品了γ沉淀粗化蠕变测试期间,粗化额外明显完全热处理布里奇曼样本比热处理SEBM样本。这似乎还有助于更好的蠕变寿命SEBM样本。这项研究提供了一个特别强调生产过程如何影响蠕变寿命。这里,样品由SEBM过程被执行在热处理热处理相比,布里奇曼样本。然而,竣工SEBM样本被发现可怜的蠕变寿命。另一项研究[31日)检查Ni-superalloy铸件的表面状况对蠕变特性的影响。复杂系统的冷却通道通常纳入涡轮叶片的设计,帮助他们抵御高温。这些空心叶片用失蜡铸造方法。除了更高的冷却效率,薄壁空心叶片和室内部分也可以帮助减少铸件的重量。涡轮叶片和减少体重和现在可以快速旋转相对高度优先。这也可能对涡轮盘、轴承和轴轻设计。因此,至关重要的是要知道影响薄片尺寸可以在更高的温度下材料的属性,特别是其蠕变特性。IN100镍基高温合金是使用传统的方法被用于这项研究。这项研究表明,与0.9毫米的厚度很薄铸件背后的蠕变率略有下降至少1.3毫米厚的蠕变率样本。破裂压力被认为是高瘦铸件,与1.3毫米厚铸件出现最大值。 Porosity content in all alloys used in this study was seen to be between 0.1% and 0.3%, and thin cast samples were seen to have higher roughness compared to machines specimens. A thin layer of oxide having a 1 μ米厚度是看到表面的典型铸件的微观组织。观察结果表明,蠕变裂纹通常在铸件表面的发起。沿着GBs和裂纹扩展是见过。氧化形成还发现表面裂纹和裂纹尖端。发现以上推断蠕变破坏的主要模式在裸露的多晶Ni-superalloys IN100辅助晶间氧化空气中的压力。颗粒的大小的影响被认为在较小的压力变得非常重要。标本,经历了谷物或微观结构改进被认为拥有优越的蠕变特性。制备过程、铸造和加工方法,被认为对断面尺寸产生影响,从而影响蠕变特性。然而,这种特质被认为在机加工标本更显著。蠕变测试在这个研究中被做在空气中。 And thus, oxidation was seen to affect the creep and creep-rupture behaviour of the specimens. The 0.9 mm thick specimen having a surface-to-volume ratio that is higher in comparison to that of the 1.3 mm thick specimen meant a relatively bigger amount of surface area in contact with the atmosphere in the less thick specimen, thus higher oxidation of this specimen. This observation explained the lower creep resistance exhibited by thin specimens as a result of oxidation effect. Another study [18)关注提取率如何影响蠕变特性。该研究利用铸的SX棒用商业CMSX-4 Ni-superalloy。SX棒准备使用多层陶瓷壳制备和铸造方法。DS过程执行基于布里奇曼法和发生在真空炉而采用不同的速率撤军(1、3、5、7毫米/分钟)。阶段通常是见过的晶格参数与提高提取率下降。它也被观察到γ”阶段出现在铸件最下令撤军利率1 - 5毫米/分钟时,他们变得更加无序在铸造撤回在7毫米/分钟。此外,提取率时看到超过3毫米/分钟布里奇曼过程中,减少的排序阶段。孔隙形成的数量被减少和增加提取率从1到5毫米/分钟,增加移动时7毫米/分钟。和峰值的大小与提高提取率下降。铸造的蠕变寿命被认为是高度受到疏的存在。和减少的数量和大小,蠕变寿命似乎有所改善。最高的蠕变的生活观察铸造用3毫米/分钟提取率。和晶体取向也视为提取率的影响。样品用不同的退出率的蠕变行为图形表示在图51。另一个实验研究[75年]研究了浇注温度的影响熔体的蠕变性能的铸件用IN713C Ni-superalloy。八熔模铸造标本由IN713C超耐热不锈钢制造,产生与他们每个人使用不同的浇注温度,熔体从1400到1520°C。也观察到由浇注铸件与高温熔体相对更高的职位空缺。屈服应力是减少随着浇注温度的增加,而相反的趋势被伸长。铸件,随着熔体浇注温度的增加,晶粒尺寸增加,蠕变寿命和平均断裂时间改善与提高浇注温度。稳态蠕变速率下降也看到了一个增量的浇注温度融化。数据与蠕变寿命的改善与提高浇注温度从研究收集的图形如图表示52。改变合金元素成分也可以带来合金的蠕变寿命的变化。一个这样的研究(77年)集中在一个特定的合金元素钌(俄文)和不同合金的内容如何影响其蠕变特性。两个超合金有不同的俄文内容被认为是研究俄罗斯对微观结构的影响和蠕变断裂寿命。使用wt %,他们两个都叫合金3.5俄文和合金2.5俄文相应地,他们所掌握的俄文。后加热处理后,生成的大小和相应的体积分数γ的阶段被发现减少俄罗斯的内容,但这并不影响两种合金的固相线和液相线的温度。观察到2.5俄文的蠕变曲线由孵化阶段三个阶段,它有一个低于3.5俄文,这是导致的蠕变应变率上升后者,其次是降低和稳定最后再次上升。由于减少的最小值,稳态蠕变阶段的蠕变率和延伸,蠕变断裂寿命增强了俄罗斯在1140°C / 137 MPa。俄文成分被认为有放缓的增加改善混乱的运动γ矩阵的实力以及粗化γ减少初步的阶段γ阶段的大小(数据有关γ阶段的大小和pda值比较了两种合金在图53),这被放大的主要和稳态蠕变阶段时间。2.5俄文合金的情况是不一样的。因此,得出俄文扩展蠕变寿命的增加(数据关于俄文蠕变行为的影响是图形在图表示54)的合金,但它被认为是无效的在避免罕见的TCP阶段发展。另一项研究[19)集中在影响合金元素钛对镍基超合金的蠕变行为。2基合金的衍生品,1(合金1)和3(合金3)wt %的Ti,是选择和检查。2合金的区别研究选择的数量γ′形成元素,本研究关注γTi尤其是′形成元素。堆垛层错能的,晶格失配γ”,γ,反相边界能量(APBE)和蠕变特性都视为极大的影响γ′相的体积分数。这些都是影响钛含量也影响γ/γ′不合群。Ti取代铝原子γ′、镍₃APBE。也有上升,超临界流体和晶格参数γ′当Ti含量增加。这些趋势被认为有某种程度上的影响剪切机制中观察到这些合金温度非常高。的数量γ′形成元素和温度被发现强烈影响微观结构,位错密度,APB的形成,以及科幻的存在。观察和总结,Ti除了可以提高蠕变阻力在相对较高的温度下(900°C)由于脱离混乱成小分数部分堆积层错。γ′切削机制被认为提高了从混乱附加与科幻APB耦合对温度上升。但是,观察合金3的转变温度超过合金1由于Ti含量的方差。由于高钛含量,减少位错运动的超然与科幻合金3的混乱γ′阶段。因此,得出钛含量的增加可以极大地帮助改善蠕变特性(有关此图形表示在图的数据55)。蠕变(发生在982°C)后,检查显示非常相似的两个合金蠕变断裂的生活和位错结构。

应用热障层镍基超合金是一种常见的方式更好的力学性能,建立其耐高温。研究已经完成在这方面调查应用程序这样的大衣如何影响不同合金的力学性能。一个这样的研究(53)进行了疲劳和蠕变测试为了检查,确定和比较的机械性能Ni-superalloy MAR247铸态和涂布状态,涂层的铝化合物层。一个20μ米厚的铝化合物层被认为是作为涂料通过CVD过程。没有任何显著差异在涂层机械性能和裸露的标本在室温下,在应激反应几乎是一样的。但在疲劳测试的标本在900°C的温度升高,涂层的MAR247高温合金试样观察拥有充分的能力承受应力振幅响应的范围350 - 520 MPa,值见过裸合金的两倍,因此,认为铝化合物层显著提高了镍高温合金的蠕变性能。尽管较低的硬度和强度的铝化合物层基质相比,铝化合物层没有发现裂纹萌生的网站。外套的良好一致性与原料底物被氧化等过程,热腐蚀或磨损,从而延长其生命。蠕变测试显示,由于晶界裂纹萌生和传播发生在多晶MAR247衬底分离。在另一项研究[25),确认标本SX基质涂层使用薄ODS Co-based flash Co-based债券的外套大衣在以前涂布涂料(Amdry 995)以及多孔气压上等离子喷涂氧化钇稳定氧化锆(YSZ)夹大衣,和他们的热循环行为进行了研究。相比债券外套只有一层,使用薄flash外套由氧化物分散体系是加强提高2倍的一生。双层债券涂布ODS标本被认为表现出较高的热循环阻力穿越过去4000次大关1080°C和1400°C键和表面涂层的温度,分别。限制因子标本的一生被认为是债券的氧化外套。热循环性能的增加引起的ODS flash外套观察发生的增长的钇铝酸热生长氧化物(TGO)被抑制(称为overdopping效应)及其积极影响氧化铝规模GB氧气扩散,这是提高抵抗氧化的ODS样本。也见过如此的结果更好的表面涂层的附着力,集体破解TGO允许应力松弛,绕过失败的表面涂层由于更高的ODS黏合层粗糙度。从这个研究结果证明,应用先进的债券涂料像ODS flash外套可以显著提高涂层合金的热循环性能。上述两项研究显示不同的影响涂料的表面Ni-superalloys蠕变寿命和属性。进行类似的研究,研究各种热障涂层的影响可能非常重要,因为它可以帮助识别一个非常有效的涂层,可以给这些合金为了保护它免受损伤引起的温度,从而提高蠕变寿命和属性。这是因为工作温度控制蠕变的生活最有影响力的因素之一。

6。镍基超合金缺陷

镍基超合金设计特殊合金制造的组件可以处理极端条件。因此,任何缺陷的存在会导致失败的一部分。缺陷出现在高温合金铸件可以产生巨大影响铸件的不同的特征,其力学行为,拉伸性能,疲劳寿命,并最终如何时,组件的故障发生的原因。所以它是非常重要的研究调查在镍基超合金可以引起不同的缺陷,他们的事业和方法我们可以使用它来阻止他们。我们已经在本文中故事体地回顾了最近的研究工作对一些最重要的缺陷在镍基高温合金铸件。

6.1。雀斑在镍基超合金缺陷

镍基超合金的主要缺陷之一是雀斑。雀斑的形成于涡轮叶片如图56。雀斑通常出现的长链树突碎片或等轴颗粒形成大致沿重力方向平行。自从开发超合金,斑点一直是一个重大的挑战,因为它可以极大地减少任何超耐热不锈钢组件的寿命,在严重的情况下呈现组件完全无用。因此,许多研究已经完成调查斑点是如何发生的,以及它是如何处理。研究关于斑点(85年- - - - - -92年)表明,雀斑形成枝晶间的显微偏析造成thermosolutal对流,进而发生主要是由于密度反演的糊状区。优惠雀斑的形成是当热梯度和在铸件凝固速率很低。也观察到,雀斑的形成是高度依赖于边缘和表面的曲率的影响。一项研究[93年)特别关注对流模式如何影响组件与突然不同截面的斑点。在这项研究中,流动和热场的演化研究的帮助下数值模拟。热分布的演化过程在不同的时间点进行了研究,记下了。作为固体/液体界面从该地区较大的横截面积小,轴向温度梯度降低,而等温线的曲率急剧增长,建议在这些点创建更高的横向温度梯度。凝固界面和流场的研究显示,当凝固界面通过扩大截面,该接口从平凸形状的变化。所描述的这种行为是最好的横向温度梯度高,被认为是诱导的不对称冷却条件观察试样的两端。接口挠度也成为高凝固的进展,以及在靠近一个强大的对流区凝固界面高带来的结果界面变形量。有两个漩涡朝着一个逆时针方向在这个对流区,该信封的下部大截面。凝固的进展和液态金属的高度降低,对流风格,它最初是一个复杂的三维流动,是改变一个相当准确的二维径向流。这些行为被认为雀斑的分布直接影响。 This study showed that freckles only start to appear as we move between regions with instantaneously changing cross-sections. The study also revealed that freckling can occur as a result of the solidification front experiencing an axial flow. And it was also found that the number of freckles formed was directly proportional to the intensity of the axial flow. It was observed that, as the height of liquid metal decreases, the axial flow changes to radial flow and a lack of axial flow hinders the formation of freckles this is why we see almost all the freckles concentrated at the bottom of the region with the larger cross-sectional area. It was also observed that freckle formation can be increased by increasing the intensity of the axial driving force by increasing melt temperature. It was seen to be possible to improve the intensity of axial flow by using faster withdrawal rates. The PDAS and SDAS values were seen to decrease as the rate of withdrawal increased, and this was seen to cause a reduction in the number of freckles formed. Studies [5,85年- - - - - -92年)还表明,雀斑只在内部或外部表面,形成thermosolutal流体/对流和通道隔离只看到发展稳定流动在铸件表面,而不是大量的材料。一些研究[26,85年)还透露,凸的边缘发生斑点的首选地点。与曲线轮廓组件,雀斑被认为只在表面上,形成一个积极的曲率和弯曲的表面上。雀斑是常见组件与相对较小的横截面区域;这个结果与尺寸效应的概念雀斑的形成。研究[26,42,85年)也显示雀斑被优先形成垂直和水平的边缘,而不是在飞机上铸件的表面。近壁流体渗透率,相比被认为在铸件内,被认为是高得多。这被认为促进thermosolutal对流表面比大量的合金,因此诱导优惠在铸件表面的斑点。这是为什么所有雀斑总是发现铸件表面,从不散装合金。组件的边缘时,这种效应的表面被认为与对流的影响重叠,从而创造一个条件,更支持的斑点相比平面所提供的条件。一项研究[26研究陶瓷芯对斑点的影响。结果显示,雀斑形成的数量和面积的比例分数雀斑的地区形成铸件的外表面都随着这些陶瓷芯的内部直径的增加而减少。但相反的趋势被内部铸造表面增加内径的核心是增加数量的雀斑形成于这些内部表面。关于这些趋势中以图形的方式描述数据的数据57- - - - - -60。同时,内部斑点被认为只有在发生外凸的表面(如图60)由陶瓷芯,其他什么地方也没去。它也观察到,当陶瓷芯的墙壁的厚度增加,区域的面积分数的比例雀斑减少铸件的外表面。但在同一时间,有雀斑的面积分数被认为增加在铸件的内部表面区域。一项研究[91年]调查斑点是如何受到倾斜表面(总结图61年),结果证明提供对流通道将停止向外的表面有一个斜坡,从而在一定程度上抑制斑点。这是备份的位置指示斑点只出现在底部向外倾斜的标本,同时有一个表面倾斜的内心观察加强thermosolutal对流,从而促进长雀斑。然而,在圆柱棒,观察斑点出现在试样的长度、经济持续增长。研究还表明,铸造制造或使用的模具的几何特性可以极大地编辑和影响条件和储层流动,从而影响thermosolutal对流,从而可以更有效地影响斑点比当地的热条件,即使在热梯度是非常高的和不利的斑点。一些研究[91年,92年]表明,斑点的原因,thermosolutal对流/流体流动,通道被分类是由浮力less-denser溶质分离的合金。研究[5,92年)还表明,长雀斑发生优先铸件的影子。这被认为是由于横向热通量观测被更强大的影子。研究还显示,减少横向热通量是一个潜在的方法来减少thermosolutal对流乃至消除雀斑。一项研究[42)表明,当铸造组件都有一个几何突然横截面积增加,流轴向方向的强度显著增加凝固前时转变成一个面积较大的横截面。pda值同时也出现上升。这两个因素结合被认为促进雀斑的形成,主要是增加底部的横截面。研究还表明,合金元素,艾尔和W,是巨大的贡献者密度反演,从而促进了斑点。不过,密苏里州的贡献、Cr和Ti密度反演被认为是足够低,使它们可以忽略不计。类似的结果在不同截面突然如何影响斑点也出现在其他研究[8,93年]。这些研究还表明,提高提取率可以减少斑点(数据关于这个图形代表图62年),而相对较小的提现率被认为促进斑点由于树突的低增长率诱导的低冷却速度,可以轻易地被增加流体流速在枝晶间地区。研究还表明,对于给定的提取率,组件变得更容易长雀斑与铸件的厚度的增加(数据关于这个图形代表图63年),如标本的冷却速率较厚尺寸被认为在比较低的标本与薄维度。同时也发现,在极低的提取率,雀斑演变成流浪谷物。一项研究[5)还透露,组件与一个更大的直径或横截面积更容易长雀斑。也看到,起始点的高度为雀斑减少抽油杆直径变得更高,而雀斑链的宽度增加。它也看到,随着横截面积的增加,雀斑的面积增加。一项研究调查技术,可以用来防止雀斑的形成。本研究[27]研究了影响旅行使用的磁场(TMF)应用于凝固铸造对斑点。使用的材料研究是CMSX-4 Ni-superalloy。在这项研究中,进一步观察,应用TMF方向和强度可以斑点的影响。当TMF向下方向的强度1.2 - -2.8太应用,重熔的隔离液体没有受到太大影响,但整体力量作用于树突武器被认为是减少,这是减少斑点。高TMF应用时,所带来的洛伦兹力作用于液体的TMF被减少thermosolutal对流在枝晶间区域,从而减少重熔枝晶臂的隔离液体和树突剪切力。但是,洛伦兹力直接作用在树突武器被认为是增强的,因此断裂枝晶臂,导致碎片的形成。当一个向上TMF强度2.8公吨,即使应用在树突的对流,迫使手臂略微增加,增强对流被视为帮助快速去除不合格的溶质,从而减少重熔的隔离液的过程中枝晶臂,因此减少斑点。研究证明,倾向在Ni-superalloys斑点,是利用DS过程可以减少通过使用TMF与适当的磁场强度。另一项研究[90年)检查的影响铪的不当面向缺陷,即雀斑。看到,高频有很高的亲和力对分区到固相,即。,γ步,还看到,高频被发现没有雀斑的树突内核。考虑到元素分布发生雀斑和SC是一模一样,液体和固体之间的阶段。派生的结论是,当凝固发生,高频将固相。通过分离固相在凝固的过程中,高频被认为有可能影响开始创作的雀斑。但作为手段来影响类似不同的元素,如钨铼,高频的数量应该超越1 - 2%的浓度通常不出现在任何Ni-superalloy。但是这个问题被克服,当合金有大量的公司或Cr。观察到,这些元素的含量高的溶解度增加高频的合金,从而使高频在促进长雀斑的效果更明显。本研究的结果证明,尽管很小的浓度在某些镍基超合金高频,它可以促进斑点仍有显著的影响。另一项研究[28)研究方法,可用于预测雀斑的形成。本研究的目的,晶体生长之间的关系和流体在垂直DS的过程,有一个concave-shaped凝固界面,观察和分析。与上述步骤得出的结论,在适当的帮助下方程和数值公式,技术考虑到凹凝固界面和凝固条件是为了开发预测雀斑的形成。验证结果的研究表明,该技术可用于预测位置会有雀斑的形成铸件的特点像一个复杂的形状和大小,除了地区没有足够的高度。

6.2。在镍基超合金孔隙缺陷

就像雀斑,另一个缺陷,可以有一个显著的影响铸造高温合金组件及其参数和行为(图孔隙缺陷64年显示峰值的出现在大量的铸造)铸造收缩缺陷和孔隙气体峰值蠕变蛀牙。气孔的存在或空洞铸造可以是非常有害的,也会导致过早失效的组件。在大多数情况下,可以看到毛孔充当地点裂缝发起,有时他们甚至看到提供一个裂纹传播路径。因此,许多研究已经完成关于铸件气孔检查他们的事业,他们如何可以消除或预防,以及它们如何影响铸件的属性。一个这样的研究(14)专注于铸造气孔的存在如何影响铸的和HIP-processed标本的疲劳寿命。高温合金IN713LC研究中使用。看到,在铸的和HIP-processed标本,疲劳裂纹被认为已经启动的大型铸造缺陷通常是集中的许多小缺陷,和这些集群的规模被认为是减少臀部处理标本。这减少缺陷大小被认为更好的性能在温度较高的地区以及HIP-processed标本的疲劳寿命相对于铸的标本。集群被认为引起的应力集中效应促进滑移和分离的晶体结构,从而帮助传播和裂纹的增长。缺陷的存在,他们的角色在裂纹萌生,和应力集中效应都证明了许多采用金相方法,包括fractographical断裂表面的研究。的疲劳寿命和改善HIP-processed样品证明了s (n在疲劳试验获得的数据,高数量的周期失败这些标本中观察到。这个治疗髋关节处理效果,可以帮助治愈疏被另一项研究进一步检查(89年)调查的治疗行为作用下各种参数。研究表明,随着时间的流逝,γ的沉淀变粗糙。腥红的主γ的颗粒沉淀接近蠕变空洞被拉伸臀部下沿圆周和同心地布置条件1100°C / 150 MPa / 2 h,这形成了γ漂流结构理应面向同中心地。的γ的漂流结构被认为有一个额外的非常同心取向时臀部温度达到1150 - 1175°C。区各种罚款沉淀次要的γ的粒子和较少的主变粗了γ沉淀也见过在一个靠近腔。欧元区是主要鉴于”的绰号γ“面向同中心地之间出现的剥蚀区。γ漂流区和空腔,观察标本受到的臀部条件1100°C / 150 MPa / 2 h。溶质的运动的方向向腔表面被认为是带来的扩散的浓度γ形成元素,在相反的方向。随着时尚的温度增加到1200°C,铸造气孔和蠕变空洞几乎没有见过和面向同中心地γ漂流结构因为主消失了γ的沉淀已经完全溶解到γ矩阵。实验结果的研究还描述了原子扩散极大地影响作用的愈合过程。另一项研究[37)专注于铸造空洞出现在镍基高温合金铸件以及它们如何受到室温拉伸变形的影响。在室温下,发现每一个空隙可以作为裂纹萌生疲劳测试期间。研究还表明,孔隙之间形成枝晶臂,一个铸件孔隙形成的特征。看到,有一个孔隙度增加样本用于研究拉伸变形后,在空洞的形状不受影响。孔隙的大小增长也视为不受他们的影响发生的位置。空洞的生长被认为是由于位错活动在孔隙表面。也在室温下,在拉伸变形过程中,解理断裂是发生,表明孔隙不作为裂纹成核的网站。另一项研究[50)研究一个非常重要的铸造参数提取率如何影响孔隙度在3^{理查德·道金斯}代Ni-superalloy铸造。研究显示减少pda和技术性能值和撤军的速度增长。这是看到细化组织,从而导致气孔缺陷的减少(数据关于这个图形代表人物65年和66年)。研究还有助于结束,可能有两个主要因素影响孔隙度级别:(1)使用残余液体体积的喂养铸件最后凝固形成的γ- - - - - -γ′共晶液体和(2)隔离效应引起的枝晶臂的形态。研究还证明了研究找到最优的提现率对不同合金是一种非常有效的方法来减少铸件中,特别是在大规模生产。某些合金元素的成分也会影响疏的形成。这是调查研究[76年]研究了锆元素的作用,硼和碳孔隙度创造。合金元素对合金的化学成分研究中使用20.2 cr - 13.7 - co - 4.78 - 0.69 mo - 1.19 - al - - ti - 0.08 - 2.34 c - - fe合金1和20.5 cr - 15.6 - co5.03mo - 1.57 - 3.42 al - - ti - 0.15 - 1.64 c - - fe - 0.076 - zr - - b合金2 0.01%。由于合金研究中使用了在真空条件下,合金的结构的疏密度检测被认为是由于显微缩孔和不是在凝固过程中由于气体逸出。存在少量的B合金、锆和更高的C含量2看到减少孔隙的形成是由于这些元素的隔离效果,有助于减轻在凝固显微缩孔。这些元素也看到增加了枝晶间碳化物含量区域隔离和碳化物的形成。研究还表明,越来越MC碳化物和Ti和C含量增加γ/γ的体积分数,共晶合金碳化物体积分数的2有4倍合金1。

6.3。在铸造镍基超合金热裂

热裂解是另一个缺陷是一个主要问题,而铸造镍基高温合金。因为他们的出色表现在高温和压力,SX Ni-superalloys广泛使用于生产的涡轮机叶片。然而,工作在非常可怕的条件后在很长一段时间内,形成尖端叛变,提示变形和开裂,可以发生。这个过程称为热开裂。图67年展示了如何热撕裂的样子。一旦叶片上的缺陷开始形成,他们大多会放弃了。通过许多实验发现,如果热裂纹形成时,他们最常发生在GBs,从而表明它们对凝固裂纹的影响行为。据研究[38,40),称为凝固裂纹裂缝的形成,热泪,和热裂纹发生在凝固过程的最后阶段,当树突武器已经发生聚结,现在导致融化喂养的问题。当应变发生在这种情况下,由于凝固收缩或收缩引起的热条件下,沿着GBs热泪被认为形成。这些结果显示我们的重要性研究,调查什么样的GBs对热裂纹的影响。一项研究[38把这种方法和调查DD6 GB-misorientation如何影响热裂纹敏感性,2^nd创Ni-superalloy有相当高的内容。大偏差角度观察援助发展的一个稳定的液膜在GBs,表明GB-misorientation角是一个关键参数,调节热裂纹的形成。液膜的扩张的温度观察随着错位角的增加而减少。热裂缝被认为只会在这些地方出现应变局部和临界温度。凝固裂纹敏感性影响GB-misorientation角度进一步研究了在这项研究中,它是发现,高温合金DD6临界角为16°。计算树突谷物的聚结在冷却导致发现明显大于内部的温度差距有关该地区粮食。如果GBs是存在的,那么液体层发达沿着GBs看作是形成热裂的主要原因,而不是在intradendritic地区。某些合金元素的浓度和存在易感向枝晶间的隔离也影响材料的热裂解行为。这是一个研究的主题(40),看着Ta的影响和Ti IN792的热裂解行为,是用DS的帮助的过程。铸造温度时位于硬质合金形成和最后凝固的温度被认为是最有利的时间热裂纹的形成。IN792铸件有一个Ti / Ta比率大于1或小于0.7被认为具有良好的铸造性能,以及Ti含量从3.9%降低到3%,其次是减少或增加助教内容,观察导致减少一部分的枝晶间液体凝固结束时,从而限制热裂形成的可能性。另一个研究[94年)发现,减少IN792 Ti含量减少了热裂解,从而确认Ti在热裂解的影响。在这项研究中,含钛量减少到2%被完全消除热裂纹。钛含量增加引起严重的热裂纹。枝晶间的液体GB之间主要的促进热裂化也证明了这项研究。IN792 CM247,另一个超耐热不锈钢,镍基,在这项研究中,利用Ti含量下降也观察到最小化枝晶间液体。但对CM247 Ti含量的影响未见有在IN792一样重要。另一个研究[7]研究了锆的比例(Zr)在IN738LC,多晶Ni-superalloy,热裂的影响。Zr Ni-superalloys添加,因为它有助于提高合金的蠕变特性。因此,它总是可以发现在镍基超合金。很小的影响锆添加(0.01 - -0.04 wt %或100 - 400 ppm)对热裂纹的发展在同一高温合金在本研究调查。尽管锆是一种微量元素,它被发现有非常深刻的对铸件凝固过程中热裂的影响。四个标本不同Zr含量wt(0.01 -0.04%)准备。这项研究证明了,即使是小的变化产生重大影响微量元素锆的内容对热裂纹。热裂缝被Zr含量达到0.03 wt. %时,出现热裂纹和Zr作文时被恶化wt. %增加到0.04。在研究样本的微观结构(0.01% wt Zr)和样本IV (0.04% wt Zr),发现没有任何显著差异的粒度或技术性能。这些值相当几乎相同。 This proved that the grain size or the SDAS have no impact on the hot tearing of solidifying metal. But the study showed an increase inγ/γ的体积分数和其传播Zr含量的增加而增加。进一步的研究表明,有颗粒内的共晶体形成的样本观察热撕裂,Zr隔离和收缩峰值出现在粗γ/γ的共晶区域。观察到凝固裂纹开始于一个微孔分布在晶粒间共晶,最终停止共晶消失时,当GB成为阶段自由。尽管增加共晶的体积分数γ/γ的阶段,当地缺乏喂养观察液体凝固发生时。这是导致微孔率在共晶相的形成。锆在GBs分离。发现了Zr含量增加时,共晶相的体积分数和经济增长GBs被大幅上升。这被视为阻碍颗粒的聚结GBs满枝晶间阶段,因此更容易使铸件热裂纹的形成。共晶阶段和孤立碳化物被作为晶间液体的流动的障碍,糊状区深厚的地区。作用也在隔离液体池中形成和功能视为热裂纹的起源点或来源。

6.4。银镍基高温合金铸件缺陷

镍基高温合金铸件的另一个重要的问题是条子的缺陷。这是一个典型的粮食在铸件缺陷观察SX Ni-superalloys使用布里奇曼DS和生产方法。它被公认为一粒缺陷使定位不当引起树突观察铸件表面。在一项研究[68年],条子缺陷的形成研究(研究结果简要概括图像如图68年)。粮食选择技术和布里奇曼DS过程用于创建各种SX铸件。商业Ni-superalloy CMSX-4是材料选择研究。条子的形成缺陷被发现在SX铸件的DS的过程,分散的树突的原因。银颗粒被发现有偏差/错位角从3.2°到12°。树突碎片的临界值是确定为3.2度,即最小偏差/错位角。TEM和EBSD树突的结果表明,分裂发生在脆弱的时尚,而不是接受巨大的塑料变形。树突的碎片被认为是由于微观和宏观非均匀压力,和树突变形被认为包括弯曲和扭转。气孔的存在和氧化物夹杂物也见过带树突的碎片。银颗粒的低水平的错位最终证明树突分裂时发生的糊状区固体分数达到一个更高的水平。 According to the dendrite morphologies of the various solid fractions in the mushy zone, the solid fraction range in which dendrite fragmentation occurred was found to be 0.6–0.8. The findings of this investigation also revealed that slivers formed mostly on the side where the major dendrites converged on the inner wall of the mould. The development of a converging interface was blamed for the inclination of sliver defects to occur on the convex surface of a blade. Another study [101年)提到了影响热梯度在铸造镍基超合金对条子缺陷的形成。在这项研究中,三种铸件布里奇曼炉的制造标准,调整,内部辐射挡板是为了获得3种铸件用不同的热梯度。样品用SRB的热梯度,而样本由IRB最高热梯度。条子缺陷在他们的样本中,与SRB的,条子缺陷形成更为明显,由于较低的热梯度。当我们使用ARB,热梯度越高被压制片缺陷形成,并使用IRB被认为增加热梯度更高,从而抑制条子缺陷形成更多。

7所示。结论

在我们的论文,我们回顾了许多论文研究了镍基超合金的各个方面像他们制造、元素组成、物理和力学性能和缺陷。各种领域的成就和进步对于这些方面综述了镍基高温合金技术,在本文中突出显示。从审核这些文件,这是明确表示,这个特殊的一类合金持有的潜在异常,进一步广泛的研究在这个领域可以帮助改善他们更多。迄今为止,这样的研究有助于发现2日,3日,甚至最近实验第四代超合金表现出非常优越的物理和机械性能,以及良好的蠕变性能高度升高的温度超过1500°C。因此,走这条路,追求进一步的研究可能导致发现即使是一个潜在的第五代超耐热不锈钢拥有优越的特性。以下是可以用的一些想法,同时考虑到未来的研究:(我)镍基超合金仍主要使用铸造方法制造,尤其是熔模铸造。但最近,各种替代方法为他们的制造业也正在调查中。因此,研究非常规的方法制造我和为未来研究粉末冶金是一种可能性。(2)今天,大量的金属和合金组件正在使用3 d打印技术。因此,使用这种方法的可行性和可能性研究生产镍基高温合金零件是另一个可能为未来的研究。这个研究非常有用在航空航天领域由于种种好处。(3)镍基超合金的铸造性能是一个方面,广泛研究,但另一个方面,不是精心调查这些合金的切削加工性能。镍基超合金机是出了名的困难所以对这方面的研究可以是极有帮助的。(iv)镍基超合金是由许多不同的合金元素。不同成分的一些元素可以带来重大变化的属性最终铸件,甚至导致变异或一个完全不同的镍超耐热不锈钢。研究这些变化如何影响不同的物理和机械性能以及它如何帮助开发特殊的变化或新镍超合金是另一个可能为未来的研究。(v)很多缺陷发生在镍基超合金雀斑和裂片仍然未知,和生产方法和技术完全消除他们部分通过特定的制造方法尚未被发现。所以创建此类小说技巧也是另一个可能为未来的研究。(vi)在本文中,我们回顾了各种镍基超合金的属性和行为。但大多数研究进行,在广义的角度谈到。所以检查的性质不同的镍超合金分别从广义的角度,而不是可以帮助我们找到最佳的应用程序不同的镍合金。(七)由于镍基超合金主要是在高温下工作,压力,和高度腐蚀性/腐蚀性环境中,最近应用热或anti-erosive /腐蚀性外套已经付诸实践。但这种外套的应用程序可以改变底物的物理力学性质和行为,即。倪超耐热不锈钢。很少有研究已经完成。所以追求这方面是未来研究的另一种可能性。(八)看看Ni-superalloys可用于生产复合材料与否是有待研究的数量很少或根本没有这方面的研究,因此这对未来可能的研究主题。(第九)研究5^th和6^th一代Ni-superalloys非常稀缺。因此,这是一个潜在的和相当的研究领域。

数据可用性

支持本研究使用的数据都包含在这篇文章。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。