随着航空航天技术的发展燃气涡轮发动机的涡轮前温度和推重比不断提高,对材料的耐高温性能提出了越来越高的要求
Ni3Al亚包晶金属间化合物的熔点高、密度低并具有良好的导热和抗氧化性能,是最有应用前景的高温结构材料[1~3]
但是,多数Ni3Al亚包晶金属间化合物的凝固组织粗大、没有明显的方向性、相匹配不合理和相形态不好
电场的作用可使晶粒和增强相的尺寸以及枝晶间距减小,并促进晶间对流[4]
电场还能减弱微观偏析使凝固组织更为均匀和择优取向生长,改善材料的组织形貌和使力学性能提高
例如,电场能使Al-4.5%Cu(质量分数)合金[5,6]和Pn-Sb-Sn合金[7~13]的凝固组织细化和性能提高
但是,上述研究主要针对低熔点合金[14~17]
同时,包晶金属间化合物的熔点高,难以实时原位观察其凝固过程
本文研究熔点低、与亚包晶金属间化合物的凝固过程类似、都有亚包晶反应的透明有机物凝固组织的演变规律,模拟电场作用对定向凝固亚包晶合金凝固过程和凝固组织的影响,并探讨电场影响金属凝固的机理
1 实验方法
由于金属凝固温度高,很难对其进行原位观察,现有的实验也局限于低熔点合金
由相似理论首先类 合金合金有机物其凝固规律与金属液体的凝固规律具有一定的相似性,即模拟物与Ni3Al合金的凝固过程中都存在一个明显的包晶反应,因此凝固过程具有一定的相似
其次,考虑了原型实验的载荷与实验过程的相似性,都是在直流电流作用下的定向凝固
因此,为了研究电场对Ni3Al亚包晶合金定向凝固过程的影响,实验中选用亚包晶合金模拟物AMPD-4.1%SCN(原子分数)(Aminomethyl Propanediol-4.1%Succinonitrile),以氨甲基丙二醇(AMPD)-4.1%丁二腈(SCN)为类合金模拟物,其熔点为92℃,熔体在100℃时的电阻为50 kΩ[18]
图1给出了AMPD-SCN的相图[19,20],表1列出了AMPD-4.1%SCN亚包晶合金模拟物的相关物性参数
包晶反应式为：
?L0.211+β0.019354.4K?γ'0.051
(1)
图1
图1AMPD-SCN的平衡转变相图[20]
Fig.1Phase diagram of AMPD-SCN equilibrium transformation[20]
Table 1
表1
表1包晶合金模拟
声明：
“电场对定向凝固类包晶合金凝固组织的影响” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：王国田,王强,郭建华,丁宏升,孙宏喆
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2025年05月23日 ~ 25日 
