隨著航空航天技術的發展燃氣渦輪發動機的渦輪前溫度和推重比不斷提高,對材料的耐高溫性能提出了越來越高的要求
Ni3Al亞包晶金屬間化合物的熔點高、密度低并具有良好的導熱和抗氧化性能,是最有應用前景的高溫結構材料[1~3]
但是,多數Ni3Al亞包晶金屬間化合物的凝固組織粗大、沒有明顯的方向性、相匹配不合理和相形態不好
電場的作用可使晶粒和增強相的尺寸以及枝晶間距減小,并促進晶間對流[4]
電場還能減弱微觀偏析使凝固組織更為均勻和擇優取向生長,改善材料的組織形貌和使力學性能提高
例如,電場能使Al-4.5%Cu(質量分數)合金[5,6]和Pn-Sb-Sn合金[7~13]的凝固組織細化和性能提高
但是,上述研究主要針對低熔點合金[14~17]
同時,包晶金屬間化合物的熔點高,難以實時原位觀察其凝固過程
本文研究熔點低、與亞包晶金屬間化合物的凝固過程類似、都有亞包晶反應的透明有機物凝固組織的演變規律,模擬電場作用對定向凝固亞包晶合金凝固過程和凝固組織的影響,并探討電場影響金屬凝固的機理
1 實驗方法
由于金屬凝固溫度高,很難對其進行原位觀察,現有的實驗也局限于低熔點合金
由相似理論首先類 合金合金有機物其凝固規律與金屬液體的凝固規律具有一定的相似性,即模擬物與Ni3Al合金的凝固過程中都存在一個明顯的包晶反應,因此凝固過程具有一定的相似
其次,考慮了原型實驗的載荷與實驗過程的相似性,都是在直流電流作用下的定向凝固
因此,為了研究電場對Ni3Al亞包晶合金定向凝固過程的影響,實驗中選用亞包晶合金模擬物AMPD-4.1%SCN(原子分數)(Aminomethyl Propanediol-4.1%Succinonitrile),以氨甲基丙二醇(AMPD)-4.1%丁二腈(SCN)為類合金模擬物,其熔點為92℃,熔體在100℃時的電阻為50 kΩ[18]
圖1給出了AMPD-SCN的相圖[19,20],表1列出了AMPD-4.1%SCN亞包晶合金模擬物的相關物性參數
包晶反應式為：
?L0.211+β0.019354.4K?γ'0.051
(1)
圖1
圖1AMPD-SCN的平衡轉變相圖[20]
Fig.1Phase diagram of AMPD-SCN equilibrium transformation[20]
Table 1
表1
表1包晶合金模擬
聲明：
“電場對定向凝固類包晶合金凝固組織的影響” 該技術專利(論文)所有權利歸屬于技術(論文)所有人。僅供學習研究，如用于商業用途，請聯系該技術所有人。
我是此專利(論文)的發明人(作者)
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編輯：中冶有色網
來源：王國田,王強,郭建華,丁宏升,孫宏喆
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2025年07月24日 ~ 26日 
