冷却速度对GH4169合金凝固过程微观偏析及糊状-中国有色金属学报.PDF

第 23 卷第 11 期 中国有色金属学报  2013 年 11 月  Vol.23 No.11  The Chinese Journal of Nonferrous Metals  Nov. 2013  文章编号：1004­0609(2013)11­3107­07  冷却速度对 GH4169 合金凝固过程 微观偏析及糊状区稳定性的影响 张麦仓，曹国鑫，董建新  (北京科技大学 材料科学与工程学院，北京  100083)  摘 要：通过不同冷却速度下的凝固重熔试验，结合 SEM 微观分析及电子探针成分分析，研究 GH4169 合金凝 固过程微观偏析的演化规律，分析凝固前沿液相区的密度变化规律，并提出基于相对 Rayleigh 数的凝固前沿糊状 区的稳定性判据。结果表明：冷却速度低于 0.05 ℃/s 时，液相中的Nb 含量随出炉温度的下降很快升高到一个较 高值，在较低温度出炉冷却时，Nb 含量迅速升高到 14%以上，可达合金名义成分中 Nb 元素含量的 3倍；提高冷 却速度至 0.1℃/s，高温出炉时，Nb含量升高很慢，当出炉温度低于 1310℃时， Nb 含量迅速升高到 10%以上； 进一步提高冷却速度，残余液相中 Nb 元素含量变化不大，与合金的名义成分接近。当冷却速度较高时(大于 0.1  ℃/s)，GH4169 合金凝固过程凝固前沿糊状区的稳定性较好，相对 Rayleigh 数较低；而当冷却速度较低时，即低 于 0.02℃/s 时，凝固前沿糊状区稳定性判据 R 值比较高，而且在 1 330 ℃附近出炉冷却时，存在一个峰值区，最 v  −13  大峰值接近 7.5×10  。说明当凝固过程冷却速度较低时，元素的微观偏析使得 GH4169 合金凝固前沿糊状区的 稳定性降低，可能导致微观偏析向宏观偏析转变。 关键词：GH4169合金；冷却速度；微观偏析；糊状区稳定性 中图分类号：TG111.4  文献标志码：A  Effect of cooling rate on microsegregation behaviorsand  mush zone stability of GH4169 alloy during solidification process  ZHANG Mai­cang, CAO Guo­xin, DONG Jian­xin  (School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China)  Abstract:  The  microsegregation  behaviors of  GH4169  alloy  during  its  solidification  process  were  investigated by  remelting tests, SEM and EMPA analysis. Furthermore, the density variation for the solidification front of this alloy was  analyzed and a stability criterion based on relative Rayleigh number model was put forward. The results show tha