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金属学报  2013, Vol. 49 Issue (1): 58-62    DOI: 10.3724/SP.J.1037.2012.00569
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定向凝固发散双晶的竞争生长研究
宇红雷,林鑫,李俊杰,王理林,黄卫东
西北工业大学凝固技术国家重点实验室, 西安 710072
RESEARCH ON DIVERGED BI-CRYSTAL COMPETITIVE GROWTH IN DIRECTIONAL SOLIDIFICATION
YU Honglei,LIN Xin, LI Junjie, WANG Lilin, HUANG Weidong
State Key Laboratory of Solidification Processing, Northwestern Polytechnical University, Xi'an 710072
引用本文:

宇红雷,林鑫,李俊杰,王理林,黄卫东. 定向凝固发散双晶的竞争生长研究[J]. 金属学报, 2013, 49(1): 58-62.
YU Honglei, LIN Xin, LI Junjie, WANG Lilin, HUANG Weidong. RESEARCH ON DIVERGED BI-CRYSTAL COMPETITIVE GROWTH IN DIRECTIONAL SOLIDIFICATION[J]. Acta Metall Sin, 2013, 49(1): 58-62.

全文: PDF(651 KB)  
摘要: 

采用SCN--1.7%Eth(质量分数)透明模型合金, 应用自制的晶粒择优取向角度可控的透明模型合金双籽晶试样盒, 对定向凝固中双晶竞争生长的微观组织演化进行了实时观察, 研究了二维条件下, 抽拉速率和晶粒取向对发散晶粒竞争淘汰的影响. 结果表明, 对于发散双晶, 随抽拉速率的提高, 择优取向晶粒淘汰非择优取向晶粒的速度变慢, 其主要原因在于, 抽拉速率增大会减小一次枝晶间距并降低择优取向晶粒一次臂新增频率; 当择优取向晶粒优先生长方向与热流方向不完全一致时, 在特定抽拉速率下, 择优取向晶粒由于受到型壁的制约, 最终亦可能被淘汰.

关键词 定向凝固双晶竞争生长发散    
Abstract

Grain selection in directional solidification is a fundamental process in single-crystal super alloy production. In fact, many factors can influence this process. This work only focuses on the effect of pulling rates on competitive divergence in directional solidification. The competitive growth of bi-crystal atdifferent pulling rates was observed during 2D directional solidification using the transparent model alloy SCN-1.7%Eth (mass fraction). The results show that as the pulling rate increases, it becomes harder for preferred grain to eliminate slant grain. This is because the increase of pulling rate decreases primary dendrite arm spacing and slightly reduces the frequency of new primary dendrite arms. When the growth direction of preferred grain is not well aligned with temperature gradient, the preferred grain can also be eliminated by the slant grain at specific pulling rates.

Key wordsdirectional solidification    bi—crystal    competitive growth    diverged
收稿日期: 2012-09-26     
基金资助:

国家自然科学基金项目50971102和50901061, 国家重点基础研究发展计划项目2011CB610402和教育部博士点基金项目20116102120018资助

作者简介: 宇红雷, 男, 1984年生, 博士生

 


[1] Harris K, Erickson G L, Schwer R E. Metals Handbook. 10th Ed., Vol.1, Ohio: ASM International, 1990; 995

[2] Stanford N, Djakovic A, Shollock B A, McLean M, D'Souza N, Jennings P A. Scr Mater, 2004; 50: 159

[3] Walton D, Chalmers B. Trans Metall Soc AIME, 1959; 215: 447

[4] Gandin C A, Rappaz M. Acta Metall Mater, 1994; 42: 2233

[5] Rappaz M, Gandin C A, Desbiolles J L, Thevoz P. Metall Mater Trans, 1996; 27A: 695

[6] Esaka H. PhD Thesis, Switzerland: Ecole Polytechnique, Federale de Lausanne, 1986

[7] D'Souza N, Ardakani M G, Wagner A, Shollock B A, Mclean M J. Mater Sci, 2002; 37: 481

[8] Zhu M F, Hong C P. ISIJ Int, 2001; 41: 436

[9] Dong H B, Lee P D. Acta Mater, 2005; 53: 659

[10] Zhou Y Z, Volek A, Green N. Acta Mater, 2008; 56: 2631

[11] Zhou Y Z, Jin T, Sun X F. Acta Metall Sin, 2010; 46: 1327

(周亦胄, 金涛, 孙晓峰. 金属学报, 2010; 46: 1327)

[12] Li J J, Wang Z J, Wang Y Q, Wang J C. Acta Mater, 2012; 60: 1478

[13] Hunt J D, Jackson K A, Brown H. Rev Sci Instrum, 1966; 37: 805

[14] Lu S Z, Hunt J D. J Cryst Growth, 1992; 123: 17

[15] Ding G L, Huang W D, Huang X, Lin X, Zhou Y H. Acta Mater, 1996; 44: 3705

[16] Huang W D, Geng X G, Zhou Y H. J Cryst Growth, 1993; 134: 105

[17] Hunt J D, Lu S Z. Metall Mater Trans, 1996; 27A: 611
[1] 马德新, 赵运兴, 徐维台, 王富. 重力对高温合金定向凝固组织的影响[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1279-1290.
[2] 张健, 王莉, 谢光, 王栋, 申健, 卢玉章, 黄亚奇, 李亚微. 镍基单晶高温合金的研发进展[J]. 金属学报, 2023, 59(9): 1109-1124.
[3] 张海峰, 闫海乐, 方烽, 贾楠. FeMnCoCrNi高熵合金双晶微柱变形机制的分子动力学模拟[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1051-1064.
[4] 徐永生, 张卫刚, 徐凌超, 但文蛟. 铁素体晶间变形协调与硬化行为模拟研究[J]. 金属学报, 2023, 59(8): 1042-1050.
[5] 苏震奇, 张丛江, 袁笑坦, 胡兴金, 芦可可, 任维丽, 丁彪, 郑天祥, 沈喆, 钟云波, 王晖, 王秋良. 纵向静磁场下单晶高温合金定向凝固籽晶回熔界面杂晶的形成与演化[J]. 金属学报, 2023, 59(12): 1568-1580.
[6] 李彦强, 赵九洲, 江鸿翔, 何杰. Pb-Al合金定向凝固组织形成过程[J]. 金属学报, 2022, 58(8): 1072-1082.
[7] 陈瑞润, 陈德志, 王琪, 王墅, 周哲丞, 丁宏升, 傅恒志. Nb-Si基超高温合金及其定向凝固工艺的研究进展[J]. 金属学报, 2021, 57(9): 1141-1154.
[8] 张小丽, 冯丽, 杨彦红, 周亦胄, 刘贵群. 二次枝晶取向对镍基高温合金晶粒竞争生长行为的影响[J]. 金属学报, 2020, 56(7): 969-978.
[9] 张健,王莉,王栋,谢光,卢玉章,申健,楼琅洪. 镍基单晶高温合金的研发进展[J]. 金属学报, 2019, 55(9): 1077-1094.
[10] 许庆彦,杨聪,闫学伟,柳百成. 高温合金涡轮叶片定向凝固过程数值模拟研究进展[J]. 金属学报, 2019, 55(9): 1175-1184.
[11] 唐文书,肖俊峰,李永君,张炯,高斯峰,南晴. 再热恢复处理对蠕变损伤定向凝固高温合金γ′相的影响[J]. 金属学报, 2019, 55(5): 601-610.
[12] 方辉,薛桦,汤倩玉,张庆宇,潘诗琰,朱鸣芳. 定向凝固糊状区枝晶粗化和二次臂迁移的实验和模拟[J]. 金属学报, 2019, 55(5): 664-672.
[13] 杨燕, 杨光昱, 罗时峰, 肖磊, 介万奇. Mg-14.61Gd合金的定向凝固组织及生长取向[J]. 金属学报, 2019, 55(2): 202-212.
[14] 金浩, 贾清, 刘荣华, 线全刚, 崔玉友, 徐东生, 杨锐. 籽晶制备及Ti-47Al合金PST晶体取向控制[J]. 金属学报, 2019, 55(12): 1519-1526.
[15] 刘林, 孙德建, 黄太文, 张琰斌, 李亚峰, 张军, 傅恒志. 高梯度定向凝固技术及其在高温合金制备中的应用[J]. 金属学报, 2018, 54(5): 615-626.