沉淀强化钴基单晶高温合金凝固行为的研究进展

摘要

沉淀强化钴基单晶高温合金具有成本低、初熔点高和抗热腐蚀性能优异等特征,是制备在热腐蚀环境下长期服役的单晶涡轮叶片的重要候选材料。本文总结了沉淀强化钴基单晶高温合金的凝固特征温度、显微偏析、凝固路径和枝晶组织等凝固行为,并与典型镍基单晶高温合金的凝固行为进行了对比。Ta、Ti和Nb元素的添加显著地降低了固相线温度和液相线温度,并扩大了结晶温度区间,而Cr、V、Mo和Ni元素对凝固特征温度的影响较小。凝固时Al、Ta和Ti元素偏析于枝晶间区域,W元素偏析于枝晶干区域,Cr和Ni元素的显微偏析倾向较弱。同时,含Ta/Ti的钴基单晶高温合金在凝固末期形成了多种枝晶间析出相,导致合金具有较复杂的凝固路径。此外,与镍基单晶高温合金类似,定向凝固时冷却速率和合金成分特征均影响了钴基单晶高温合金的一次枝晶间距。