冷却速率对Ni-Nb合金非平衡凝固组织的影响

陈胜娜¹，赖存¹，余欢¹，杨伟¹，张燕龙¹，胡啸²

1. 南昌航空大学轻合金加工科学与技术国防重点学科实验室2. 中航工业南方航空工业集团有限公司

摘 要：采用阶梯铜模喷铸方式开展了Ni-10%Nb（质量分数）合金非平衡凝固实验,并利用Procast软件对不同铜模内径所对应的冷却速率进行了计算。综合采用光学显微镜、扫描电镜及能谱分析仪对不同冷速条件下合金二次枝晶间距、溶质含量等组织参量进行表征。实验结果表明,随铜模内径减小,合金冷却速率增加,二次枝晶间距减小,枝晶主干中溶质含量得到明显提高。在此基础上,利用枝晶生长模型对不同过冷度条件下的枝晶生长速率进行了计算。分析结果表明,随冷却速率增加,凝固发生时过冷度增大,枝晶生长速度提高,溶质截留现象趋于严重,导致溶质过饱和现象发生。此外,冷却速率的提高还有利于减小液/固界面前沿溶质扩散区长度,导致二次枝晶间距减小。

关键词：Ni-Nb合金;冷却速率;二次枝晶间距;非平衡凝固组织;