金属学报

作者：白如圣, 谭毅, 崔弘阳, 宁莉丹, 崔传勇, 王云鹏, 李鹏廷

单位：1.大连理工大学 材料科学与工程学院 大连 116024；2.大连理工大学 辽宁省载能束冶金及先进材料制备重点实验室 大连 116024；3.中国科学院金属研究所 师昌绪先进材料创新中心 沈阳 110016

关键词：电子束熔炼,高温合金,枝晶组织,微观偏析,

基金：国家重点研发计划项目(2019YFA0705300)

高合金化的变形高温合金铸态组织存在微观偏析较大、组织均匀性差等问题，严重影响了其后续热加工性能。为了优化变形高温合金的铸态组织，采用电子束熔炼(EBS)法熔炼GH4068合金，采用不同EBS功率熔炼10 min制备低偏析的GH4068合金铸锭。结果表明：经过EBS熔炼后的铸锭底部为细晶区，仅存在胞状偏析和胞状树枝晶，中部较大区域为竖直生长的柱状晶区，二次枝晶生长方向与柱状晶生长方向平行，顶部存在少量等轴晶，枝晶生长方向较为杂乱。成分分析表明，合金中Cr元素挥发最为明显，当EBS功率为17 kW时，其含量降低1.97%。EBS较传统真空感应熔炼(VIM) +电渣重熔熔炼(ESR)双联工艺所制备的铸锭组织更为均匀，当EBS功率为12 kW时，二次枝晶间距λ2为44.6 μm，与双联工艺相比，λ2减小了32.2%，铸锭枝晶区微观偏析程度明显降低，典型易偏析元素Ti和W的微观偏析程度分别降低了20.4%和18.6%。枝晶间γ′相尺寸较大、呈块状析出，而枝晶干的γ′相呈球状且尺寸较枝晶间更为均匀细小，在EBS功率为12 kW时所制备铸锭的γ′相尺寸最小且枝晶间不规则γ′相最少。在EBS过程中，熔体的实际温度远高于合金的熔化温度，熔体经过过热处理后团簇结构有效分解，元素分布更为均匀，在凝固过程中过冷度增加，熔体的均匀性遗传到凝固组织中使铸态组织细化，微观偏析程度降低。同时，在EBS过程中，由于电子束在熔池表面的轰击产生局部高温，能够有效降低合金中的N含量。

来源：2024年第9期

《金属学报》期刊编辑部

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