第7期 仲博颖等：冷却速度对Waspaloy合金凝固过程中偏析和液体密度的影响 .763. 素的原子质量，V:为元素的摩尔体积，△VM为不同 AVM=do+dix1+d2X2+d3 X3. 原子半径的多种合金元素混和后产生合金溶液的液 式中，d:为常数，d:值可从文献中得到；X:代表合 相体积减小量，△VM的计算表达式为： 金中不同的元素 12 4.2r (a) (b) 。1℃.minl 10 。-1℃，min-l ◆3℃.minl 3.6 ◆3℃.minl 10℃min +10℃·minl 8 3.0 6 2.4 4 12801300132013401360 1.20 12801300132013401360 温度/℃ 温度/℃ 20 14.5 (c) (d1℃minl ◆3℃，min- 18 13.5 。-10℃.min 16 12.5 14 11.5 1℃，min 12 t-3℃.min-l 10.5 10℃.minl 10 9.5 1280】30013201340】360 1280】300132013401360 温度/℃ 温度/℃ 图3不同冷速下液相中的Ti,Mo,Co和Cr含量随温度的变化.(a)Ti:(b)Mo;(c)Cr;(d)Co Fig-3 Ti.Cr and Co contents in residual liquid at different cooling rates:(a)Ti:(b)Mo:(c)Cr:(d)Co 合金密度8.22gcm-3最为相近.在凝固初期，液体 密度的下降主要取决于合金中元素的重新分配：凝 固初期合金中的Ti元素随温度的降低而上升，由 于Ti的密度较低，接近基体元素Ni的1/2，且富集 于液相，虽然比Ni稍重的Mo此时也呈上升趋势， 但由于变化不显著从而液相密度仍呈下降趋势.在 凝固的后期液体密度回升是由于液体中Cr元素的 8.2F 8.1 10℃.min 20m 8.0 图4冷速为1℃min-l时1280℃组织中的7相 7.9 7.8 Fig4 phase in microstructure at 1280C and a cooling rate of I 3 3℃，min ℃min 7.6 7.5 1℃min 图5是根据上述方法计算的不同冷速下剩余液 14 体的密度.可以看出，密度基本上呈下降趋势，只是 7.3l 12801300132013401360 在1300℃到1280℃的温度范围内有所回升.在同 温度/℃ 一温度下冷速大的液体密度几乎都大于低冷速下液 图5不同冷速下糊状区液体密度的变化 体的密度，尤其当冷速为l0℃min1时，液体在 Fig.5 Liquid density difference in mushy zone at 1360℃时密度可达8.17408gcm-3,与Waspaloy different cooling rates素的原子质量‚V i 为元素的摩尔体积‚ΔV M 为不同 原子半径的多种合金元素混和后产生合金溶液的液 相体积减小量．ΔV M 的计算表达式为： ΔV M＝ d0＋ d1X1＋ d2X2＋ d3X3． 式中‚di 为常数‚di 值可从文献中得到；Xi 代表合 金中不同的元素． 图3 不同冷速下液相中的 Ti、Mo、Co 和 Cr 含量随温度的变化．（a） Ti；（b） Mo；（c） Cr；（d） Co Fig．3 Ti‚Cr and Co contents in residual liquid at different cooling rates：（a） Ti；（b） Mo；（c） Cr；（d） Co 图4 冷速为1℃·min —1时1280℃组织中的 η相 Fig．4 ηphase in microstructure at 1280℃ and a cooling rate of 1 ℃·min —1 图5是根据上述方法计算的不同冷速下剩余液 体的密度．可以看出‚密度基本上呈下降趋势‚只是 在1300℃到1280℃的温度范围内有所回升．在同 一温度下冷速大的液体密度几乎都大于低冷速下液 体的密度‚尤其当冷速为10℃·min —1时‚液体在 1360℃时密度可达8∙17408g·cm —3‚与 Waspaloy 合金密度8∙22g·cm —3最为相近．在凝固初期‚液体 密度的下降主要取决于合金中元素的重新分配：凝 图5 不同冷速下糊状区液体密度的变化 Fig．5 Liquid density difference in mushy zone at different cooling rates 固初期合金中的 Ti 元素随温度的降低而上升‚由 于 Ti 的密度较低‚接近基体元素 Ni 的1／2‚且富集 于液相‚虽然比 Ni 稍重的 Mo 此时也呈上升趋势‚ 但由于变化不显著从而液相密度仍呈下降趋势．在 凝固的后期液体密度回升是由于液体中 Cr 元素的 第7期 仲博颖等： 冷却速度对 Waspaloy 合金凝固过程中偏析和液体密度的影响 ·763·