發(fā)布時間：2021-07-10 13:09

　　通過對不同形狀的K417G合金鑄造試棒（錐形、R5、R30）進(jìn)行OM、SEM組織形貌觀察,760℃/645 MPa試樣持久性能測試以及斷裂組織分析,研究了鑄棒形狀對K417G合金組織及持久性能的影響。結(jié)果表明,錐形鑄棒芯部為等軸晶,邊緣為柱狀晶,而R5和R30鑄造試棒內(nèi)部均由等軸晶構(gòu)成。錐形鑄棒枝晶間區(qū)域內(nèi)的碳化物及共晶組織尺寸較大,合金內(nèi)部疏松數(shù)量較多。裂紋在枝晶間及晶界處的碳化物內(nèi)及共晶邊緣處萌生,并沿枝晶間或晶界橫向擴展,形成宏觀裂紋是合金的主要斷裂機制之一。另一方面,合金內(nèi)部的疏松相互連接也可形成裂紋,加速合金持久斷裂,是合金的另一主要斷裂機制。其中,錐形鑄棒中碳化物、共晶組織及疏松數(shù)量較多,被認(rèn)為是其持久壽命較低的主要原因。 

【文章來源】：鑄造. 2020,69(07)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

試棒鑄件及標(biāo)準(zhǔn)持久試棒尺寸

通過光學(xué)顯微鏡對不同鑄棒中段芯部區(qū)域枝晶分布情況進(jìn)行觀察，如圖4所示，白色雙箭頭為一次枝晶間距，單箭頭為二次枝晶間距。其中，錐形鑄棒的一次、二次枝晶間距分別約為220～260μm和40～60μm，如圖4a所示；R5鑄棒的一次、二次枝晶間距分別約為120～150μm和30～60μm;R30鑄棒的一次、二次枝晶間距分別約為140～160μm和40～60μm。可以看出，錐形鑄棒的枝晶間距較大，三種形狀鑄棒的二次枝晶間距基本相同。根據(jù)凝固速率與枝晶間距的經(jīng)驗公式[15]:

而R5鑄棒中枝晶間區(qū)域的共晶及碳化物尺寸均較小，分別約為5～20μm和3～10μm，如圖5c、d所示。R30鑄棒枝晶區(qū)域的組織形貌與R5鑄棒基本相似。分析認(rèn)為，錐形鑄棒在凝固期間，由于外側(cè)首先凝固并釋放大量結(jié)晶潛熱導(dǎo)致芯部金屬液溫度較高，因此在隨后的凝固過程中，芯部以較高的溫度梯度發(fā)生液-固轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致在高溫相區(qū)內(nèi)保溫時間較長。由于K417G合金發(fā)生液固轉(zhuǎn)變時的凝固順序為[9]:L→γ→MC→（γ+γ"）共晶→γ"，因此錐形鑄棒芯部的碳化物尺寸較大，如圖5b所示。隨凝固進(jìn)行，γ相及碳化物不斷長大，導(dǎo)致殘余液相中Al、Ti等γ"相形成元素的濃度不斷增加，最終形成共晶組織。由于本試驗選擇的K417G合金中Al、Ti含量較高且Al/Ti比值比較小，而Ti則是碳化物和共晶形成主要元素，使凝固期間碳化物及共晶析出的濃度條件相對有利[16]。當(dāng)凝固速率較慢時，有利于合金中碳化物及共晶組織的析出和長大。因此，錐形鑄棒中的碳化物及共晶尺寸較大。圖4 不同形狀鑄棒的枝晶形貌

【參考文獻(xiàn)】：
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