編號：FTJS09871
篇名：利用引晶技術(shù)制備大尺寸鎳基單晶渦輪導(dǎo)向葉片
作者：肖久寒 姜衛(wèi)國 李凱文 韓東宇 王棟 王迪 王華 陳立佳 樓瑯洪
關(guān)鍵詞： 鎳基高溫合金 渦輪導(dǎo)向葉片 單晶生長 引晶技術(shù) 晶體取向 雜晶缺陷
機(jī)構(gòu)： 海洋裝備用金屬材料及其應(yīng)用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 鞍山鋼鐵集團(tuán)有限公司 沈陽工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 濰坊科技學(xué)院 中國科學(xué)院金屬研究所師昌緒先進(jìn)材料創(chuàng)新中心 上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院
摘要： 采用引晶技術(shù)制備了大尺寸雙聯(lián)鎳基單晶渦輪導(dǎo)向葉片。利用高速凝固法(high rate solidification,HRS)進(jìn)行單晶葉片定向凝固,并對單晶葉片進(jìn)行宏觀腐蝕,揭示葉片單晶完整性。通過掃描電鏡、電子背散射衍射(EBSD)技術(shù)及高溫持久實(shí)驗(yàn),評估單晶葉片實(shí)際性能。同時(shí),利用有限元模擬軟件ProCAST對單晶葉片的定向凝固過程進(jìn)行數(shù)值模擬及分析。結(jié)果表明:采用引晶技術(shù)可有效避免雜晶缺陷的形成,并可成功制備單晶完整性良好的大尺寸雙聯(lián)渦輪導(dǎo)向葉片,但在Vane 1葉片主晶與引入晶體之間仍會(huì)形成角度分別為1.5°和2.7°小角度晶界(LABs)缺陷;LABs使得單晶葉片的高溫持久性能雖稍有降低(壽命損失小于15%、斷后伸長率損失小于7%),但仍可滿足葉片的服役性能。根據(jù)ProCAST軟件對大尺寸雙聯(lián)單晶導(dǎo)向葉片凝固過程的模擬結(jié)果得知,設(shè)置引晶結(jié)構(gòu)后,葉片的原始凝固路徑得到了優(yōu)化,葉片前緣位置的過冷條件得到了改善,雜晶缺陷的形核概率得到了降低,有效避免了雜晶缺陷的形成。
