铸造高温合金工艺设计、定向凝固实验显微镜
定向凝固高温合金的研究包括合金设计、定向凝固工艺、热处
理与微观组织以及力学性能与使用行为。
1.合金设计
早期的定向凝固高温合金仅仅是将成熟的普通铸造高温合金在工
艺上实现定向凝固。由于工艺的不同，普通铸造高温合金实现定向
凝固后，横向晶界的开裂现象很难避免。因此适应于定向凝固工艺
的新型定向凝固和单晶高温合金应运而生。从前面介绍的定向凝固
与单晶高温合金的发展特征来看，定向凝固与单晶高温合金研究的
首要对象，就是设计既与凝固工艺相适应，又具有优异综合性能的
合金。
2．定向凝固工艺
定向凝固工艺研究包括定向凝固的基本理论、定向凝固热流控制
分布及其影响因素、定向凝固工艺和设备、定向凝固铸造缺陷控制
及其计算机模拟技术等。特别是零件，如具有复杂形状的涡轮叶片
的定向凝固工艺等均应包含在内。
3．热处理与微观组织
高温合金通常采用三种类型的热处理，即固溶热处理、涂层热处
理和时效热处理。热处理研究的目的是，针对具体的合金和涂层，
获得较佳显微组织和良好综合性能的热处理制度。微观组织研究不
仅包括对合金相组成，如^y’相、碳化物、硼化物、TcP相等的含
量、形态及其分布的研究，而且包括组织稳定性的研究。
4．力学性能与使用行为
定向凝固和单晶高温合金有很多优点，如在受力方向不存在晶界
，振动阻尼效果好。定向凝固和单晶高温合金属宏观各向异性非均
质材料，含有特定的细观结构，材料细观单元及其构造的动力学演
化控制了材料的力学损伤破坏过程，从而构成了材料不同区域的不
同强度和韧性。因此对这种具有各向异性材料的力学性能表征与评
价技术需要进行特殊的分析与研究。同时，如同其他技术一样，没
有挫折和失败，就不会有高温合金和铸造工艺等研究的迅猛发展和
进步。因此，分析定向凝固高温合金在研制和使用过程出现的问题
与失效，有助于进一步提高定向凝固和单晶高温合金的研制与应用
水平，如20世纪60年代定向凝固高温合金铸造裂纹问题，以及我国
近年来对定向凝固高温合金工程应用中再结晶问题的研究。同时，
对不可避免的再结晶问题，既要研究其控制和评估标准、无损检测
等问题，也要研究带有涂层和薄层再结晶的定向凝固及单晶高温合
金叶片的这样多体系的损伤模型及其规律。
