鑄造高溫合金工藝設計、定向凝固實驗顯微鏡
定向凝固高溫合金的研究包括合金設計、定向凝固工藝、熱處
理與微觀組織以及力學性能與使用行為。
1.合金設計
早期的定向凝固高溫合金僅僅是將成熟的普通鑄造高溫合金在工
藝上實現定向凝固。由于工藝的不同，普通鑄造高溫合金實現定向
凝固后，橫向晶界的開裂現象很難避免。因此適應于定向凝固工藝
的新型定向凝固和單晶高溫合金應運而生。從前面介紹的定向凝固
與單晶高溫合金的發展特征來看，定向凝固與單晶高溫合金研究的
首要對象，就是設計既與凝固工藝相適應，又具有優異綜合性能的
合金。
2．定向凝固工藝
定向凝固工藝研究包括定向凝固的基本理論、定向凝固熱流控制
分布及其影響因素、定向凝固工藝和設備、定向凝固鑄造缺陷控制
及其計算機模擬技術等。特別是零件，如具有復雜形狀的渦輪葉片
的定向凝固工藝等均應包含在內。
3．熱處理與微觀組織
高溫合金通常采用三種類型的熱處理，即固溶熱處理、涂層熱處
理和時效熱處理。熱處理研究的目的是，針對具體的合金和涂層，
獲得較佳顯微組織和良好綜合性能的熱處理制度。微觀組織研究不
僅包括對合金相組成，如^y’相、碳化物、硼化物、TcP相等的含
量、形態及其分布的研究，而且包括組織穩定性的研究。
4．力學性能與使用行為
定向凝固和單晶高溫合金有很多優點，如在受力方向不存在晶界
，振動阻尼效果好。定向凝固和單晶高溫合金屬宏觀各向異性非均
質材料，含有特定的細觀結構，材料細觀單元及其構造的動力學演
化控制了材料的力學損傷破壞過程，從而構成了材料不同區域的不
同強度和韌性。因此對這種具有各向異性材料的力學性能表征與評
價技術需要進行特殊的分析與研究。同時，如同其他技術一樣，沒
有挫折和失敗，就不會有高溫合金和鑄造工藝等研究的迅猛發展和
進步。因此，分析定向凝固高溫合金在研制和使用過程出現的問題
與失效，有助于進一步提高定向凝固和單晶高溫合金的研制與應用
水平，如20世紀60年代定向凝固高溫合金鑄造裂紋問題，以及我國
近年來對定向凝固高溫合金工程應用中再結晶問題的研究。同時，
對不可避免的再結晶問題，既要研究其控制和評估標準、無損檢測
等問題，也要研究帶有涂層和薄層再結晶的定向凝固及單晶高溫合
金葉片的這樣多體系的損傷模型及其規律。
