Effect of Dendrite Refinement on Microstructure and Stress Rupture Properties of Third-Generation Nickel-Based Single-Crystal Superalloys

采用第三代单晶高温合金WZ30，在不同工艺条件下制备了具有不同枝晶间距的单晶试样，并对其显微组织和持久性能进行 了研究和比较。结果表明，通过改进定向凝固炉加热室与冷却区之间的隔热效果，试样铸件的平均一次枝晶间距从415 μm减小至 251 μm，实现了枝晶和共晶组织的显著细化。同时，枝晶细化后，样品中铸造孔隙率比从2.29%降低至0.21%。此外，枝晶细化后，样品中枝晶干和枝晶间区域的γ′相均发生细化，尺寸分布更加均匀，形状更加规则。经过后续固溶和时效处理后，枝晶细化试样获得了尺寸更小、立方度更高的γ′析出相。在980 ℃/280 MPa条件下，枝晶细化后样品的持久寿命提高了13.8%。