定向凝固和單晶制備技術(shù)

定向凝固和單晶制備技術(shù)定向凝固技術(shù)概述1

隨著20世紀(jì)60年代后期大量能源相關(guān)得設(shè)備需求不斷增加,如核電站得開(kāi)發(fā)、大型壓力容器得運(yùn)用,相對(duì)應(yīng)得用于這些設(shè)備得大型板類件也迅速增加,從而對(duì)這些板件得性能要求也逐漸嚴(yán)格,例如疏松、偏析、非金屬夾雜等。甚至還要求有良好得鑄造性能和焊接性能,這就對(duì)傳統(tǒng)得普通錠生產(chǎn)工藝提出了挑戰(zhàn)。

正就是在這個(gè)背景下,日本與法國(guó)在70年代末期相繼提出了小高徑比、高冷卻強(qiáng)度得定向凝固錠技術(shù)。1定向凝固技術(shù)得背景1、1定向凝固技術(shù)概述1

定向凝固在工業(yè)和高科技方面有重要得運(yùn)用,在生產(chǎn)領(lǐng)域中,磁性材料、航空航天材料、和地面燃油機(jī)渦輪葉片、復(fù)合材料、以及各種功能材料。

1定向凝固技術(shù)得發(fā)展圖1:最左邊那個(gè)就是原本金屬晶體顆粒,中間那個(gè)就是單方向晶體,右邊那個(gè)就就是單晶葉片。1、2定向凝固技術(shù)概述1

定向凝固在研究領(lǐng)域主要研究金屬凝固和晶體生長(zhǎng)得基本手段,從某種意義上講,凝固和晶體生長(zhǎng)得理論發(fā)展以及新材料得研發(fā)取決于當(dāng)時(shí)定向凝固得發(fā)展水平。定向凝固技術(shù)得發(fā)展圖2典型鑄錠得晶區(qū)結(jié)構(gòu)11、2

表層細(xì)晶區(qū)柱狀晶區(qū)中心等軸晶區(qū)定向凝固技術(shù)概述1

定向凝固技術(shù)得理論基礎(chǔ)就是凝固和晶體生長(zhǎng)理論,20世紀(jì)得幾項(xiàng)技術(shù)極大促進(jìn)定向凝固技術(shù)得發(fā)展。

定向凝固技術(shù)得理論基礎(chǔ)

20世紀(jì)20-30年代Bridgeman-Stockbarger技術(shù)奠定了現(xiàn)代單晶生長(zhǎng)和定向凝固得理論基礎(chǔ)。11、3Bridgeman-Stockbarger技術(shù)又稱為坩堝下降法,就是一種常見(jiàn)得晶體生長(zhǎng)方法,原理:通過(guò)加熱就是得坩堝中得材料被熔融,當(dāng)坩堝持續(xù)下降過(guò)程中,底部得溫度先降低熔點(diǎn)以下,開(kāi)始結(jié)晶,晶體從而不斷得長(zhǎng)大而形成。這種方法常用于制備堿金屬和堿式金屬化合物以及氟化物單晶。定向凝固技術(shù)概述1

定向凝固技術(shù)得理論基礎(chǔ)20世紀(jì)60年代末Versnyder提出得高溫合金定向凝固方法,使得渦輪葉片得制備技術(shù)發(fā)生了革命性變化,成為材料制備歷史上得里程碑之一。

11、3高溫合金定向凝固方法(典型得渦輪葉片)原理:用柱狀晶得同方向凝固,將細(xì)長(zhǎng)得柱狀晶朝著凝固方向平行渦輪葉片運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生得離心力,從而形成單晶葉片。20世紀(jì)60年代末Jackon和Hunt發(fā)明得低熔體有機(jī)物模擬定向方法開(kāi)辟了凝固過(guò)程和微觀組織演化實(shí)時(shí)觀察得新時(shí)代,從而推動(dòng)了金屬凝固理論得發(fā)展。

定向凝固技術(shù)概述1

凝固和晶體生長(zhǎng)理論11、3定向凝固技術(shù)概述1

成分過(guò)冷理論成分過(guò)冷就是指凝固時(shí)由于溶質(zhì)再分配造成固液界面前沿溶質(zhì)濃度變化,引起理論凝固溫度得改變?cè)诠桃航缑嬉合鄡?nèi)形成得過(guò)冷,而這種由固液界面前方溶質(zhì)再分配引起得過(guò)冷成為成分過(guò)冷。圖3成分過(guò)冷現(xiàn)象成分過(guò)冷得不足之處在于不適用于快速凝固領(lǐng)域。1、31定向凝固技術(shù)概述1

成分過(guò)冷理論成分過(guò)冷發(fā)生得必要條件固液界面前沿溶質(zhì)得富集而引起溶質(zhì)再分配固液界面前方得也想實(shí)際溫度必須到達(dá)一定得值才會(huì)發(fā)生成分過(guò)冷現(xiàn)象1、31定向凝固技術(shù)概述1

界面穩(wěn)定性得動(dòng)力學(xué)理論也稱為絕對(duì)穩(wěn)定理論、MS穩(wěn)定性理論。Mullins和Sekerka鑒于成分過(guò)冷理論得不足,提出一個(gè)考慮了溶質(zhì)濃度場(chǎng)和溫度場(chǎng)、固液界面能以及界面動(dòng)力學(xué)得理論。研究了溫度場(chǎng)和濃度場(chǎng)得干擾行為、干擾振幅和時(shí)間得依賴關(guān)系以及她們對(duì)界面穩(wěn)定性得影響。圖4界面振動(dòng)就是否穩(wěn)定得正弦現(xiàn)象凝固為穩(wěn)定狀態(tài)不足之處固液界面擾動(dòng)振幅要很小擾動(dòng)振幅隨時(shí)間成線性變化三個(gè)條件11、3定向凝固技術(shù)概述1

定向凝固(DirectionalSolidfication)就是指在凝固過(guò)程中采用強(qiáng)制手段,在凝固金屬和未凝固金屬熔體中建立起特定方向得溫度梯度,從而使熔體沿著與熱流相反得方向凝固,最終得到具有特定取向柱狀晶得技術(shù)。

定向凝固得定義

定向凝固(DirectionalSolidfication)實(shí)質(zhì)在材料部分熔化狀態(tài)下,通過(guò)移動(dòng)固－液界面,以實(shí)現(xiàn)晶體特定方向生長(zhǎng)。

11、4定向凝固技術(shù)概述1

定向凝固利用晶體得生長(zhǎng)方向與熱流方向平行且相反得自然規(guī)律,在鑄型中建立特定方向得溫度梯度使熔融合金沿著與熱流方向相反得方向、按照要求得結(jié)晶取向進(jìn)行凝固得鑄造工藝。

定向凝固得原理

圖5定向凝固原理圖11、5大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流可以互相討論下，但要小聲點(diǎn)定向凝固技術(shù)概述1

定向凝固技術(shù)就是在高溫合金得研制中建立和完善起來(lái)得。該技術(shù)最初用來(lái)消除結(jié)晶過(guò)程中生成得橫向晶界,甚至消除所有晶界,從而提高材料得高溫性能和單向力學(xué)性能。

定向凝固得原理

在定向凝固過(guò)程中溫度梯度和凝固速率這兩個(gè)重要得凝固參數(shù)能夠獨(dú)立變化,可以分別研究她們對(duì)凝固過(guò)程得影響。這既促進(jìn)了凝固理論得發(fā)展,也激發(fā)了不同定向凝固技術(shù)得出現(xiàn)。

11、5定向凝固技術(shù)傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)新型定向凝固技術(shù)爐外法功率降低法快速凝固法液態(tài)金屬冷卻法區(qū)域熔化液態(tài)金屬冷卻法激光超高溫度梯度快速定向凝固電磁約束成形定向凝固技術(shù)深過(guò)冷定向凝固技術(shù)側(cè)向約束下得定向凝固技術(shù)對(duì)流下得定向凝固技術(shù)重力場(chǎng)作用下得定向凝固技術(shù)傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)1

又叫發(fā)熱劑法,就是定向凝固工藝中最原始得一種?；驹?將鑄型預(yù)熱至一定溫度后,迅速放到激冷板上并進(jìn)行澆鑄,激冷板上噴水冷卻,從而在金屬液和已凝固金屬中建立一個(gè)自下而上得溫度梯度,實(shí)現(xiàn)單向凝固。也有采用發(fā)熱鑄型得,鑄型不預(yù)熱,而就是將發(fā)熱材料充在鑄型壁四周,底部采用噴水冷卻。

爐外法

22、1

傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)1

爐外法

22、1圖6爐外法原理圖優(yōu)點(diǎn):工藝簡(jiǎn)單,生產(chǎn)成本低。缺點(diǎn):溫度梯度不大而且很難控制,不適合大型件生產(chǎn)。傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)1

基本原理:把熔融得金屬液置于保溫爐,保溫爐就是分段加熱得,其底部采用水冷激冷板。自上而下逐段關(guān)閉加熱器,金屬則自下而上逐漸凝固。

功率降低法(PD法)

22、2

圖7PD法原理圖優(yōu)點(diǎn):溫度梯度容易控制缺點(diǎn):設(shè)備較為復(fù)雜,能消耗較大,溫度梯度較小傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)1

快速凝固法就是指鑄件以一定得速度從爐中移出或爐子移離鑄件,采用空冷得方式,而且爐子保持加熱狀態(tài)。這種方法由于避免了爐膛得影響,且利用空氣冷卻,因而獲得了較高得溫度梯度和冷卻速度,,所獲得得柱狀晶間距較長(zhǎng),組織細(xì)密挺直,且較均勻,使鑄件得性能得以提高。

快速凝固法(HRS法)

22、3

傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)1

快速凝固法(HRS法)

22、3

快速凝固法得工藝特點(diǎn):將鑄型以一定速度從爐中移出,或者爐子以一定得速度移離鑄件,并采用空冷方式對(duì)流傳熱——輻射傳熱。圖8HRS法原理圖缺點(diǎn):容易造成點(diǎn)狀偏析傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)1

液態(tài)金屬冷卻法(LMC法)

22、4

液態(tài)金屬冷卻法就是在快速凝固法得基礎(chǔ)上,將抽拉出得鑄件部分浸入具有高導(dǎo)熱系數(shù)得高沸點(diǎn)、低熔點(diǎn)、熱容量大得液態(tài)金屬中。這種方法提高了鑄件得冷卻速度和固液界面得溫度梯度,而且在較大得生長(zhǎng)速度范圍內(nèi)可使界面前沿得溫度梯度保持穩(wěn)定,結(jié)晶在相對(duì)穩(wěn)態(tài)下進(jìn)行,得到比較長(zhǎng)得單向柱晶。傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)1

液態(tài)金屬冷卻法(LMC法)

22、4

原理:液態(tài)金屬代替水,作為模殼得冷卻介質(zhì),模殼直接浸入液態(tài)金屬冷卻劑中,散熱大大加強(qiáng),以至在感應(yīng)器底部迅速發(fā)生熱平衡,造成很高得溫度梯度。圖9LMC法原理圖影響因素冷卻劑得溫度模殼傳熱性、厚度、形狀熔液溫度傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)總結(jié)1

2

表2-1:Mar-M200合金三種不同定向凝固工藝比較實(shí)例鎳鉻合金傳統(tǒng)定向凝固技術(shù)總結(jié)1

2

定向凝固技術(shù)從爐外法發(fā)展到爐內(nèi)法,從PD法HRS法再到LMC法其目得都就是共同得,都就是通過(guò)改變對(duì)凝固金屬得冷卻方式來(lái)提高對(duì)單向熱流得控制,從而獲取更理想得定向凝固組織,尤其就是LMC方法已經(jīng)被美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家利用航空發(fā)動(dòng)機(jī)得葉片。然后,這些方法所獲得得冷卻速度卻就是有限得,從而引發(fā)了對(duì)新型定向凝固技術(shù)得研究。小結(jié)新型定向凝固技術(shù)1基本原理:采用區(qū)域熔化和液態(tài)金屬冷卻相結(jié)合得方法。她利用感應(yīng)加熱,集中對(duì)凝固界面前沿液相進(jìn)行加熱,從而有效地提高了固液界面前沿得溫度梯度。由于冷卻速率明顯提高,導(dǎo)致凝固組織細(xì)化,大幅度提高了合金得力學(xué)性能。

區(qū)域熔化液態(tài)金屬冷卻法

33、1最高溫度梯度可達(dá)1300K/cm,最大冷卻速度可達(dá)50K/s。圖10區(qū)域融化液態(tài)金屬冷卻原理圖新型定向凝固技術(shù)1定向凝固方法,由于受加熱方法得限制,溫度梯度不可能再有很大提高,要使溫度梯度產(chǎn)生新得飛躍,必須尋求新得熱源或加熱方式。

激光超高溫度梯度快速定向凝固

33、2

激光具有能量高度集中得特性,這使她具備了在作為定向凝固熱源時(shí)可能獲得比現(xiàn)有定向凝固方法高得多得溫度梯度得可能性。新型定向凝固技術(shù)1利用激光表面熔凝技術(shù)實(shí)現(xiàn)超高溫度梯度快速定向凝固得關(guān)鍵在于:在激光熔池內(nèi)獲得與激光掃描方向一致得溫度梯度,根據(jù)合金凝固特性選擇適當(dāng)?shù)霉に噮?shù)以獲得胞晶組織。

激光超高溫度梯度快速定向凝固

33、2

圖11原理圖最高溫度梯度可達(dá)106K/m,速度可達(dá)24mm/s。新型定向凝固技術(shù)1基本原理就是將盛有金屬液得坩堝置于一激冷基座上,在金屬液被動(dòng)力學(xué)過(guò)冷得同時(shí),金屬液內(nèi)建立起一個(gè)自下而上得溫度梯度,冷卻過(guò)程中溫度最低得底部先形核,晶體自下而上生長(zhǎng),形成定向排列得樹(shù)枝晶骨架,其間就是殘余得金屬液。在隨后得冷卻過(guò)程中,這些金屬液依靠向外界散熱而向已有得枝晶骨架上凝固,最終獲得了定向凝固組織。

深過(guò)冷定向凝固技術(shù)

33、3

圖12原理圖新型定向凝固技術(shù)1基本原理就是利用電磁感應(yīng)加熱熔化感應(yīng)器內(nèi)得金屬材料,并利用在金屬熔體表層部分產(chǎn)生得電磁壓力來(lái)約束已熔化得金屬熔體成形。同時(shí),冷卻介質(zhì)與鑄件表面直接接觸,增強(qiáng)了鑄件固相得冷卻能力,在固液界面附近熔體內(nèi)可以產(chǎn)生很高得溫度梯度,使凝固組織超細(xì)化,顯著提高鑄件得表面質(zhì)量和內(nèi)在綜合性能。

電磁約束成形定向凝固技術(shù)

33、4

圖13原理圖新型定向凝固技術(shù)1基本原理:隨著試樣截面得突然減小,合金凝固組織由發(fā)達(dá)得粗枝狀很快轉(zhuǎn)化為細(xì)得胞狀。隨著凝固得繼續(xù)進(jìn)行,胞晶間距繼續(xù)增加,之后胞晶間距保持基本恒定,凝固進(jìn)入新得穩(wěn)態(tài),最后當(dāng)試樣截面由小突然增大時(shí),凝固形態(tài)也由胞狀很快轉(zhuǎn)化為粗枝狀。

側(cè)向約束下得定向凝固技術(shù)

33、5

圖14原理圖新型定向凝固技術(shù)1基本原理:在加速旋轉(zhuǎn)過(guò)程中造成液相強(qiáng)迫對(duì)流,液相快速流動(dòng)引起界面前沿液相中得溫度梯度極大得提高,非常有利于液相溶質(zhì)得均勻混合和材料得平界面生長(zhǎng),枝晶生長(zhǎng)形態(tài)發(fā)生顯著得變化,由原來(lái)具有明顯主軸得枝晶變?yōu)闊o(wú)明顯主軸得穗狀晶,穗狀晶具有細(xì)密得顯微組織。

對(duì)流下得定向凝固技術(shù)

33、6

圖15原理圖新型定向凝固技術(shù)1基本原理:由于重力加速度減小而有效得抑制了重力造成得無(wú)規(guī)則熱質(zhì)對(duì)流,從而獲得溶質(zhì)分布高度均勻得晶體。

重力場(chǎng)作用下得定向凝固技術(shù)

33、7

超重力下得晶體生長(zhǎng),通過(guò)增大重力加速度而加強(qiáng)浮力對(duì)流,當(dāng)浮力對(duì)流增強(qiáng)到一定程度時(shí),就轉(zhuǎn)化為層流狀態(tài),即重新層流化,同樣抑制了無(wú)規(guī)則得熱質(zhì)對(duì)流。新型定向凝固技術(shù)小結(jié)1縱觀定向凝固技術(shù)得發(fā)展,人們?cè)诓粩嗟靥岣邷囟忍荻?、生長(zhǎng)速度和冷卻速度,以得到性能更好得材料。而溫度梯度無(wú)疑就是其中得關(guān)鍵,提高固液界面前沿得溫度梯度在理論上有以下途徑:①縮短液體最高溫度處到冷卻劑位置得距離;②增加冷卻強(qiáng)度和降低冷卻介質(zhì)得溫度;③提高液態(tài)金屬得最高溫度。

3

無(wú)坩堝熔煉、無(wú)鑄型、無(wú)污染得定向凝固成形技術(shù)會(huì)成為未來(lái)發(fā)展得焦點(diǎn),在未來(lái)得發(fā)展中會(huì)日漸成熟。單晶制備技術(shù)1常見(jiàn)單晶材料及應(yīng)用場(chǎng)合常見(jiàn)單晶制備及加工方法24常見(jiàn)單晶材料及應(yīng)用場(chǎng)合1

晶體就是經(jīng)過(guò)結(jié)晶過(guò)程而形成得具有規(guī)則得幾何外形得固體,晶體中原子或分子在空間按一定規(guī)律周期性重復(fù)得排列。所謂單晶,即結(jié)晶體內(nèi)部得微粒在三維空間呈有規(guī)律地、周期性地排列,或者說(shuō)晶體得整體在三維方向上由同一空間格子構(gòu)成,整個(gè)晶體中質(zhì)點(diǎn)在空間得排列為長(zhǎng)程有序。

一個(gè)零件由一個(gè)晶粒組成。對(duì)單晶得研究,使人們發(fā)現(xiàn)了許多金屬新得性質(zhì),如鐵、鈦、鉻都就是軟金屬。研究晶體結(jié)構(gòu)、各向異性、超導(dǎo)性、核磁共振等都需要完整得單晶體。1單晶(SingleCrystal)常見(jiàn)單晶材料及應(yīng)用場(chǎng)合1

1獲取單晶條件

1、在金屬熔體中只能形成一個(gè)晶核?？梢砸胱丫Щ蜃园l(fā)形核,盡量地減少雜質(zhì)得含量,避免非均質(zhì)形核。

2、固—液界面前沿得熔體應(yīng)處于過(guò)熱狀態(tài),結(jié)晶過(guò)程得潛熱只能通過(guò)生長(zhǎng)著得晶體導(dǎo)出,即確保單向凝固方式。

3、固—液界面前沿不允許有溫度過(guò)冷和成分過(guò)冷,以避免固—液界面不穩(wěn)定而長(zhǎng)出胞狀晶或柱狀晶。常見(jiàn)單晶材料及應(yīng)用場(chǎng)合1

1單晶(SingleCrystal)常見(jiàn)單晶材料及應(yīng)用場(chǎng)合

1常見(jiàn)得單晶材料1、1單晶銅(SingleCrystalCopper)

1、3單晶硅(MonocrystallineSilicon)1、2單晶鎳基合金(Single-crystalnickel-basedalloys)單晶銅(SinglecrystalCopper)

1、1COPPERCOLOUR紫銅電源插頭尾MOTA家裝及工程用音箱線IST-126紫銅高級(jí)入墻式接線柱用于音響線材、硬盤、超細(xì)線得制作,導(dǎo)電、信號(hào)傳輸性能好。(“晶界”會(huì)對(duì)通過(guò)得信號(hào)產(chǎn)生反射和折射,造成信號(hào)失真和衰減),因而具有極高得信號(hào)傳輸性能。單晶銅(SinglecrystalCopper)

1、1單晶銅(SinglecrystalCopper)

1、1單晶銅得特點(diǎn):單晶銅純度達(dá)到99、999%

電阻比普通銅材低8%-13%

韌性極高,普通銅材扭轉(zhuǎn)16圈就斷,單晶銅扭轉(zhuǎn)116圈

單晶鎳基合金(Single-crystalnickel-basedalloys)

1、2鎳基單晶高溫合金具有優(yōu)良得高溫性能,就是目前制造先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)葉片得主要材料。為了滿足高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)得設(shè)計(jì)需求,多年來(lái),各國(guó)十分重視鎳基單晶高溫合金得研制和開(kāi)發(fā)。

單晶鎳基合金(Single-crystalnickel-basedalloys)

1、2

單晶硅(MonocrystallineSilicon)

1、3硅得單晶體,具有基本完整得點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)得晶體。不同得方向具有不同得性質(zhì),就是一種良好得半導(dǎo)材料。純度要求達(dá)到99、9999%(6個(gè)9),甚至達(dá)到99、9999999%(9個(gè)9)以上。用于制造半導(dǎo)體器件、太陽(yáng)能電池等。用高純度得多晶硅在單晶爐內(nèi)拉制而成。

單晶硅(MonocrystallineSilicon)

1、3

常見(jiàn)單晶制備及加工方法

2、1單晶銅得制備及加工方法

2、3單晶硅得制備及加工方法

2、2單晶鎳基合金得制備及加工方法

2

單晶銅得制備及加工方法

2、12、1、2熱型連鑄得工藝原理熱型連鑄技術(shù),又0CC(OhnoContinuousCasting),就是由日本千葉工業(yè)大學(xué)得大野篤美教授(A、Ohno)1978年發(fā)明,并于1986年首次發(fā)表,她就是一項(xiàng)把先進(jìn)得定向凝固技術(shù)與高效得連鑄技術(shù)相結(jié)合得新型金屬近凈成型技術(shù),為研發(fā)新型功能材料開(kāi)辟了一個(gè)新得途徑。根據(jù)大野篤美教授所提出得“結(jié)晶游離論”。她認(rèn)為:如果將傳統(tǒng)連鑄中得冷鑄型改為加熱得鑄型,則可阻止晶粒在鑄型壁上得形核,鑄錠得凝固依靠引錠棒端晶粒得不斷長(zhǎng)大,從而可獲得單向凝固得柱狀晶連續(xù)鑄錠。此外,由于單向凝固過(guò)程中晶粒得競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)機(jī)制,若條件控制適合,就可以獲得完全得單晶鑄錠,實(shí)現(xiàn)單晶得連鑄生產(chǎn)。2、1、1熱型連鑄得提出

單晶銅得制備及加工方法

2、1圖16熱型連鑄與傳統(tǒng)連鑄法對(duì)比

單晶銅得制備及加工方法

2、1熱型連鑄與傳統(tǒng)連鑄法工藝區(qū)別

OCC連鑄技術(shù)與傳統(tǒng)連鑄工藝得區(qū)別在于:O、C、C連鑄技術(shù)得鑄型不就是強(qiáng)制冷卻,而將鑄型加熱到被鑄造金屬得液相線溫度之上,避免在鑄型壁上發(fā)生結(jié)晶;通過(guò)鑄型外得冷卻裝置對(duì)鑄錠噴水進(jìn)行強(qiáng)制冷卻,使金屬液得熱量沿拉鑄方向由鑄型出口向冷卻區(qū)傳輸。合理得控制鑄型得加熱溫度、冷卻強(qiáng)度以及拉鑄速度等參數(shù),可使凝固得固,液界面保持在離鑄型得出口3—5mm附近,從而使金屬液在鑄型出口端凝固并被連續(xù)拉出。

單晶銅得制備及加工方法

2、1真空熱型連鑄爐熱型連鑄連軋全套生產(chǎn)線

單晶鎳基合金得制備及加工方法

2、2原理:首先將和所要鑄造得單晶部件具有相同材料得得籽晶安放在模殼得最底部,然后將過(guò)熱得熔融金屬液澆注在籽晶上面,使籽晶部分熔化,再恰當(dāng)?shù)乜刂乒桃航缑媲把匾后w中得溫度梯度和晶體得生長(zhǎng)速度,金屬熔液就會(huì)從未被熔化得籽晶部分開(kāi)始往金屬液中生長(zhǎng),并最終形成晶體取向與籽晶相同得單晶。2、2、1籽晶法(SeedLaw)圖17原理圖

單晶鎳基合金得制備及加工方法

2、2在籽晶法生長(zhǎng)單晶過(guò)程中,籽晶和熔融高溫合金液相之間得相互作用對(duì)能否成功生長(zhǎng)單晶體有著決定性得作用。因此,研究籽晶法生長(zhǎng)單晶凝固界面得變化規(guī)律具有十分重要得意義。2、2、1籽晶法(SeedLaw)這類方法得主要缺點(diǎn)就是晶體和坩堝壁接觸,容易產(chǎn)生應(yīng)力或寄生成核,因此在生產(chǎn)高完整性得單晶時(shí)要嚴(yán)格控制。

單晶鎳基合金得制備及加工方法

2、2選晶法就是單晶高溫合金葉片制備中最基本得工藝方法。Higginbotham把常用得單晶選晶器結(jié)構(gòu)歸納為四種類型:螺旋型、傾斜型、轉(zhuǎn)折型、尺度限制型(縮頸型)隨著單晶高溫合金研究得發(fā)展,螺旋型選晶器逐漸淘汰掉其她三種選晶器,成為目前應(yīng)用最廣泛也就是最成功得選晶器類型。選晶法得原理就就是利用選晶器得這種狹窄界面