鎳基單晶高溫(wen)合(he)金, 是制造(zao)(zao)(zao)(zao)先進航空發動機(ji)渦輪(lun)葉片的(de)(de)關鍵材(cai)料。為了提(ti)高單晶高溫(wen)合(he)金的(de)(de)承溫(wen)能力，需要(yao)增大(da)合(he)金中難熔元素的(de)(de)比例(li)，這容易造(zao)(zao)(zao)(zao)成合(he)金在定(ding)向凝(ning)固過程(cheng)中產生雀(que)斑、雜晶等缺陷(xian), 尤其是大(da)尺寸鑄件的(de)(de)鑄造(zao)(zao)(zao)(zao)缺陷(xian)問題(ti)更為明(ming)顯。傳(chuan)統的(de)(de)高速凝(ning)固法由(you)于溫(wen)度梯度低的(de)(de)問題(ti)，容易產生顯微孔(kong)(kong)洞，顯微孔(kong)(kong)洞破壞了基體的(de)(de)連(lian)續(xu)性, 在變形(xing)過程(cheng)中造(zao)(zao)(zao)(zao)成應力集中, 嚴(yan)重危害合(he)金的(de)(de)使(shi)用性能。

　　為了(le)(le)減少鎳基單(dan)晶高(gao)(gao)溫合(he)(he)金中(zhong)(zhong)顯(xian)微孔洞(dong)，中(zhong)(zhong)國科學院金屬(shu)研究所采用液態金屬(shu)冷卻新工(gong)(gong)藝(Liquid Metal Cooling,LMC)，并針(zhen)對一(yi)種(zhong)自行研發(fa)的含Re質量分數為4%的第三代鎳基單(dan)晶高(gao)(gao)溫合(he)(he)金, 實驗對比(bi)了(le)(le)LMC工(gong)(gong)藝與傳統的高(gao)(gao)速凝固法所獲材料(liao)的顯(xian)微缺陷情況，證明LMC工(gong)(gong)藝優(you)于傳統的高(gao)(gao)速凝固法。

　　實驗表明(ming)，用(yong)兩(liang)種工(gong)(gong)藝(yi)制備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)鑄(zhu)(zhu)態組織都(dou)由灰(hui)色(se)的(de)(de)(de)(de)(de)γ相枝(zhi)晶干和白亮色(se)γ/γ′共(gong)(gong)晶相組成。與傳(chuan)統(tong)(tong)工(gong)(gong)藝(yi)相比, LMC工(gong)(gong)藝(yi)制備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)一次枝(zhi)晶間距顯(xian)著降(jiang)低, 共(gong)(gong)晶的(de)(de)(de)(de)(de)體積分(fen)數(shu)(shu)也顯(xian)著增(zeng)多。統(tong)(tong)計(ji)結果表明(ming), 采用(yong)LMC工(gong)(gong)藝(yi)后(hou)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)一次枝(zhi)晶間距從(cong)350 mm降(jiang)低至210 mm, 而(er)共(gong)(gong)晶的(de)(de)(de)(de)(de)體積分(fen)數(shu)(shu)從(cong)5%增(zeng)加(jia)到10%。與傳(chuan)統(tong)(tong)工(gong)(gong)藝(yi)相比, 用(yong)LMC工(gong)(gong)藝(yi)制備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)析(xi)(xi)系(xi)數(shu)(shu)都(dou)更(geng)加(jia)趨(qu)近(jin)于1, 如Re元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)析(xi)(xi)系(xi)數(shu)(shu)從(cong)2.5降(jiang)到2, Ta元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)偏(pian)析(xi)(xi)從(cong)0.7升高至0.9。經(jing)統(tong)(tong)計(ji), 用(yong)傳(chuan)統(tong)(tong)和 LMC工(gong)(gong)藝(yi)制備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)鑄(zhu)(zhu)態孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)體積分(fen)數(shu)(shu)分(fen)別為0.08%和 0.01%。在用(yong)兩(liang)種工(gong)(gong)藝(yi)制備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong), 鑄(zhu)(zhu)態孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)量都(dou)隨孔(kong)徑(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而(er)逐漸減(jian)少(shao)，但(dan)是(shi)在用(yong)LMC工(gong)(gong)藝(yi)制備(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)鑄(zhu)(zhu)態孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)最大(da)孔(kong)徑(jing)(jing)顯(xian)著降(jiang)低, 從(cong)40 mm降(jiang)低至20 mm, 而(er)且(qie)孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)數(shu)(shu)量也減(jian)少(shao)。

　　鑄態(tai)合金(jin)(jin)(jin)(jin)經(jing)過(guo)1330℃/10 h固溶處(chu)理后顯微(wei)(wei)組織的觀察表明，固溶處(chu)理后合金(jin)(jin)(jin)(jin)沒有出現初熔(rong), 但小孔(kong)的數量(liang)增加(jia)。用(yong)傳(chuan)統(tong)工藝制備的合金(jin)(jin)(jin)(jin)中顯微(wei)(wei)孔(kong)洞的體積分數增加(jia)了0.06% (從0.08%增加(jia)到0.14%), 而用(yong)LMC工藝制備的合金(jin)(jin)(jin)(jin)中顯微(wei)(wei)孔(kong)洞的體積分數僅增加(jia)0.03% (從0.01%增加(jia)到0.04%)。

　　研(yan)究表明，鑄態(tai)孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)是由(you)于(yu)在(zai)定向凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)枝(zhi)晶(jing)(jing)間的(de)(de)(de)(de)(de)殘余(yu)液相(xiang)被凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)枝(zhi)晶(jing)(jing)干包圍, 氣體(ti)(ti)無法排出或液相(xiang)得不(bu)(bu)到(dao)有(you)效補縮的(de)(de)(de)(de)(de)結果。當張開(kai)孔(kong)(kong)(kong)(kong)洞的(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)大(da)于(yu)閉合孔(kong)(kong)(kong)(kong)洞的(de)(de)(de)(de)(de)壓力(li)時(shi),就會產(chan)生孔(kong)(kong)(kong)(kong)洞。鑄態(tai)孔(kong)(kong)(kong)(kong)形成(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)難(nan)易程度(du)主要受糊狀區(qu)壓降(jiang)(jiang)(jiang)的(de)(de)(de)(de)(de)影響, 糊狀區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)壓降(jiang)(jiang)(jiang)越小(xiao)越不(bu)(bu)容易產(chan)生縮孔(kong)(kong)(kong)(kong)。在(zai)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)末期, 枝(zhi)晶(jing)(jing)間的(de)(de)(de)(de)(de)空隙尺(chi)寸和γ/γ′共晶(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積分(fen)(fen)數(shu)成(cheng)正比, 共晶(jing)(jing)體(ti)(ti)積分(fen)(fen)數(shu)越大(da)枝(zhi)晶(jing)(jing)間的(de)(de)(de)(de)(de)殘余(yu)液相(xiang)越多,壓降(jiang)(jiang)(jiang)越小(xiao)。由(you)于(yu)LMC工(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)制備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)中(zhong)共晶(jing)(jing)體(ti)(ti)積分(fen)(fen)數(shu)高于(yu)傳統工(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)制備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin), 使(shi)得枝(zhi)晶(jing)(jing)間的(de)(de)(de)(de)(de)空隙尺(chi)寸增(zeng)加, 降(jiang)(jiang)(jiang)低壓降(jiang)(jiang)(jiang), 補縮壓力(li)增(zeng)加, 從(cong)而抑制縮孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生。由(you)于(yu)LMC工(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)制備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)中(zhong)枝(zhi)晶(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)(de)細化與合金(jin)(jin)元素的(de)(de)(de)(de)(de)枝(zhi)晶(jing)(jing)偏析程度(du)顯(xian)(xian)著減輕(qing), 因(yin)此,經(jing)過固(gu)(gu)(gu)溶處理后, 相(xiang)對傳統工(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)，用(yong) LMC 工(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)制備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)中(zhong)元素間不(bu)(bu)平衡擴散程度(du)下降(jiang)(jiang)(jiang), 從(cong)而使(shi)固(gu)(gu)(gu)溶孔(kong)(kong)(kong)(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)體(ti)(ti)積分(fen)(fen)數(shu)顯(xian)(xian)著低于(yu)傳統工(gong)(gong)藝(yi)(yi)(yi)制備(bei)(bei)的(de)(de)(de)(de)(de)合金(jin)(jin)。