编号：FTJS09871
篇名：利用引晶技术制备大尺寸镍基单晶涡轮导向叶片
作者：肖久寒 姜卫国 李凯文 韩东宇 王栋 王迪 王华 陈立佳 楼琅洪
关键词： 镍基高温合金 涡轮导向叶片 单晶生长 引晶技术 晶体取向 杂晶缺陷
机构： 海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室 鞍山钢铁集团有限公司 沈阳工业大学材料科学与工程学院 潍坊科技学院 中国科学院金属研究所师昌绪先进材料创新中心 上海大学材料科学与工程学院
摘要： 采用引晶技术制备了大尺寸双联镍基单晶涡轮导向叶片。利用高速凝固法(high rate solidification,HRS)进行单晶叶片定向凝固,并对单晶叶片进行宏观腐蚀,揭示叶片单晶完整性。通过扫描电镜、电子背散射衍射(EBSD)技术及高温持久实验,评估单晶叶片实际性能。同时,利用有限元模拟软件ProCAST对单晶叶片的定向凝固过程进行数值模拟及分析。结果表明:采用引晶技术可有效避免杂晶缺陷的形成,并可成功制备单晶完整性良好的大尺寸双联涡轮导向叶片,但在Vane 1叶片主晶与引入晶体之间仍会形成角度分别为1.5°和2.7°小角度晶界(LABs)缺陷;LABs使得单晶叶片的高温持久性能虽稍有降低(寿命损失小于15%、断后伸长率损失小于7%),但仍可满足叶片的服役性能。根据ProCAST软件对大尺寸双联单晶导向叶片凝固过程的模拟结果得知,设置引晶结构后,叶片的原始凝固路径得到了优化,叶片前缘位置的过冷条件得到了改善,杂晶缺陷的形核概率得到了降低,有效避免了杂晶缺陷的形成。
