使用X 射線衍射分析儀、掃描電鏡、電子拉伸試驗(yàn)機(jī)、高溫金相顯微鏡研究了在模殼內(nèi)壁表面的涂層中添加孕育劑鋁酸鈷和在真空熔鑄過(guò)程中施加工頻旋轉(zhuǎn)電磁攪拌對(duì)K417 高溫合金真空精密鑄件凝固組織和性能的影響。結(jié)果表明: 采用將在真空熔鑄過(guò)程中施加150A 的工頻旋轉(zhuǎn)電磁攪拌和在模殼內(nèi)壁表面的涂層中添加孕育劑鋁酸鈷相復(fù)合的方法, 可以得到晶粒細(xì)化至95um、斷面等軸晶比例達(dá)到99%的K417高溫合金真空精密鑄件。當(dāng)在電磁攪拌和孕育劑作用下將K417高溫合金真空精密鑄件的晶粒尺寸從3.45 mm 細(xì)化至95um, 可以使其粗大等軸晶向細(xì)小粒狀晶轉(zhuǎn)變, (r+ r') 共晶的尺寸減小, 室溫和650度中溫的拉伸性能得到明顯改善。

　　航空發(fā)動(dòng)機(jī)的低壓渦輪葉片、機(jī)匣和工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪盤(pán)等高溫合金部件的使用溫度大都在等強(qiáng)溫度760度以下, 因而希望其鑄造組織為整體均勻細(xì)小的等軸晶以提高其抗疲勞性能。近年來(lái), 整體細(xì)晶鑄造技術(shù)得到重視和發(fā)展, 人們通過(guò)采用熱控法、鑄型攪動(dòng)法和化學(xué)法等晶粒細(xì)化技術(shù)得到了非常細(xì)小均勻的高溫合金等軸晶組織 。

　　在金屬凝固過(guò)程中施加工頻或低頻交變電磁場(chǎng), 利用電磁場(chǎng)在金屬溶液中產(chǎn)生的電磁攪拌作用可以達(dá)到細(xì)化晶粒、增加鑄坯等軸晶率和減輕鑄坯偏析等目的。采用在模殼內(nèi)壁表面的涂層中添加孕育劑鋁酸鈷的方法, 可以得到內(nèi)部晶粒粗大, 表層晶粒明顯細(xì)化的高溫合金鑄件。鑒于此, 本文采用將電磁攪拌和表面孕育劑這兩種晶粒細(xì)化技術(shù)相復(fù)合的方法進(jìn)一步研究了K417 高溫合金真空精密鑄件的整體晶粒細(xì)化技術(shù)。該合金經(jīng)常用于生產(chǎn)在中溫以下工作的渦輪葉片及整體葉輪等高溫合金部件。

3、結(jié)論

　　(1) 在K417高溫合金的真空熔鑄過(guò)程中施加旋轉(zhuǎn)電磁攪拌, 能夠使K417高溫合金真空精密鑄件的等軸晶組織得到明顯的細(xì)化和增加。但是僅僅通過(guò)增加電磁攪拌強(qiáng)度并不能完全消除高溫合金鑄件表面的粗大柱狀晶層。而采用將金屬液澆入內(nèi)壁表面涂層中添加有孕育劑鋁酸鈷的模殼后施加旋轉(zhuǎn)電磁攪拌的方法, 可以成功消除鑄件表面的粗大柱狀晶層。

　　(2) 采用將在真空熔鑄過(guò)程中施加150 A 的工頻旋轉(zhuǎn)電磁攪拌和在模殼內(nèi)壁表面的涂層中添加孕育劑鋁酸鈷這兩種晶粒細(xì)化技術(shù)相復(fù)合的方法, 可以得到晶粒細(xì)化至95um、斷面等軸晶比例達(dá)到99% 的K417 高溫合金真空精密細(xì)晶鑄件。

　　(3) 當(dāng)在旋轉(zhuǎn)電磁攪拌和孕育劑作用下將K417高溫合金真空精密鑄件的晶粒尺寸從3.45mm 細(xì)化至95um, 可以使其粗大等軸晶向細(xì)小粒狀晶轉(zhuǎn)變、(r+ r') 共晶的尺寸減小、室溫和650度中溫的拉伸性能得到明顯改善。