。1224 北京科技大学学报 第29卷 固相的转变量越多，此时低冷速下剩余液体少.凝 1300~12900时上升稍微变缓：至1290℃时Nb质 固后期，由于偏析液体中Nb、Mo等低熔点元素含 量分数最高，为13%：1280℃液相中Nb含量稍微 量升高，冷速越低液体中低熔点元素含量越高，当 有些下降.冷速为3Kmin1和6Kmin1时，液相 冷至同一温度时，较慢冷速下液体过冷度小，液相向 中Nb含量逐渐上升，两条曲线都上升比较缓慢，后 固相的转变较慢，所以凝固后期，冷速越低则残余的 者的Nb含量稍微高于前者，但两者都远远低于同 液体量越多. 温度下冷速为lK°mim1时的Nb含量. 22不同冷速下凝固时合金元素偏析 图3(b)为液相中M0含量的变化.当冷速为 测定了各个冷速下液体中Nb和Mo质量分数 1K·min时，液相中Mo质量分数在凝固初期变化 随温度的变化，每个样品中的液体成分至少为五次 不明显，在1320℃以下迅速升高，至1290℃时大约 测量值的平均值.图3(a)为液相中Nb含量的变 为7.5%，1280℃时稍微下降.而当冷速为 化.由图中可以看出，随着温度降低，不同冷速下冷 3Kmin和6Kmin1时，随着温度的降低液相 却时液相中Nb含量基本上都是升高的趋势.但根 中Mo含量也有升高的趋势，但变化不十分明显；同 据冷速不同，曲线有很大的变化.冷速为1Kmin1 温度下冷速为3Kmin-时液体中Mo含量略高于 时，随着冷却的进行，液相中Nb含量升高很快，在 冷速为6K·mim1时液体中Mo含量. 1330℃时液体中Nb质量分数已达到8%；在 (a) (b) 12 1 K.min- 7 1K.min 城10 新 6 K.min 6 81 5 3K.min 63Kmm 是 4 3-6 K.min 2 1280129013001310132013301340 1280129013001310132013301340 温度℃ 温度℃ 图3不同冷速下液相中Nb和Mo含量随温度的变化.(a)Nh:(b)Mo Fig.3 Contents of Nb and Mo in residual liquid at different cooling rates:(a)Nb:(b)Mo IN718合金凝固时，发生溶质再分配大原子扩高，界面附近液体中Nb、Mo偏聚的体积越少，所以 散较慢的元素被排到液相中，尤其是在凝固界面前 该温度下液体中总Nb、Mo含量要比低冷速下的要 沿液相中Nb、Mo含量会达到很高.由于实验中凝 少.这样的液体在接下来的冷却中转变较快会有 固过程中为非平衡凝固，固相中基本没有合金元素 较多的固相生成 扩散，而它们在液相中扩散越充分，偏析会越严重. 当冷速较慢时，Nb和Mo会向液相中心区域中扩 散冷速越低，扩散越充分，最后剩余的少量液相含 Nb、Mo量越高.与Nb相比，Mo的扩散系数更低， 受冷速影响更明显y.因此冷速为1K·min1时 在1290℃的液相中Nb、Mo含量最高.但是当液相 中Nb、Mo含量升高到一定值，液相中会有高Nb、 20m Mo相(Laves、δ或者碳化物)形成，这就是冷速为 1K·min1时1280C液体中Nb、Mo含量轻微下降 图4冷速为1Kmin-1时1310C组织中的Laves相 的原因.在冷速为1K·min1的组织中，从1310℃ Fig.4 Laves phase in the microstructure at 1310 C and a cooling rate of IKmin 以下开始出现小块状的Laves相（图4），其Nb和 Mo质量分数分别为20.7%和10.4%.当冷速加快 2.3不同冷速下液体密度差和R。值变化 时，凝固界面前沿的液相中Nb来不及扩散，冷速越 从上面的实验结果可以看出，IN718是一种偏固相的转变量越多, 此时低冷速下剩余液体少.凝 固后期 ,由于偏析液体中 Nb 、Mo 等低熔点元素含 量升高,冷速越低, 液体中低熔点元素含量越高 , 当 冷至同一温度时 ,较慢冷速下液体过冷度小, 液相向 固相的转变较慢 ,所以凝固后期,冷速越低则残余的 液体量越多. 2.2 不同冷速下凝固时合金元素偏析 测定了各个冷速下液体中 Nb 和 Mo 质量分数 随温度的变化, 每个样品中的液体成分至少为五次 测量值的平均值 .图 3(a)为液相中 Nb 含量的变 化.由图中可以看出,随着温度降低 ,不同冷速下冷 却时液相中 Nb 含量基本上都是升高的趋势 .但根 据冷速不同,曲线有很大的变化.冷速为 1 K·min -1 时,随着冷却的进行 , 液相中 Nb 含量升高很快 , 在 1 330 ℃时 液体中 Nb 质量 分数 已达 到 8 %;在 1 300 ～ 1 290 ℃时上升稍微变缓;至1 290 ℃时Nb 质 量分数最高, 为 13 %;1 280 ℃液相中 Nb 含量稍微 有些下降 .冷速为 3 K·min -1和 6 K·min -1时, 液相 中 Nb 含量逐渐上升 ,两条曲线都上升比较缓慢 ,后 者的 Nb 含量稍微高于前者, 但两者都远远低于同 温度下冷速为 1 K·min -1时的 Nb 含量. 图 3(b)为液相中 Mo 含量的变化 .当冷速为 1 K·min -1时 ,液相中 M o 质量分数在凝固初期变化 不明显 ,在 1320 ℃以下迅速升高 ,至 1 290 ℃时大约 为 7.5 %, 1 280 ℃时 稍 微 下 降.而 当 冷 速 为 3 K·min -1和 6 K·min -1时 ,随着温度的降低, 液相 中 Mo 含量也有升高的趋势,但变化不十分明显 ;同 温度下冷速为 3 K·min -1时液体中 M o 含量略高于 冷速为 6 K·min -1时液体中 Mo 含量 . 图 3 不同冷速下液相中 Nb 和 Mo 含量随温度的变化.(a)Nb;(b)Mo Fig.3 Contents of Nb and Mo in residual liquid at different cooling rates:(a)Nb;(b)Mo IN718 合金凝固时,发生溶质再分配, 大原子扩 散较慢的元素被排到液相中, 尤其是在凝固界面前 沿液相中 Nb 、M o 含量会达到很高 .由于实验中凝 固过程中为非平衡凝固, 固相中基本没有合金元素 扩散, 而它们在液相中扩散越充分, 偏析会越严重 . 当冷速较慢时 , Nb 和 Mo 会向液相中心区域中扩 散,冷速越低 ,扩散越充分, 最后剩余的少量液相含 Nb 、Mo 量越高 .与 Nb 相比 ,M o 的扩散系数更低 , 受冷速影响更明显[ 6-9] .因此冷速为 1 K·min -1时 在 1 290 ℃的液相中 Nb 、M o 含量最高.但是当液相 中Nb 、Mo 含量升高到一定值, 液相中会有高 Nb 、 M o 相(Laves 、δ或者碳化物)形成, 这就是冷速为 1 K·min -1时 1 280 ℃液体中 Nb 、Mo 含量轻微下降 的原因 .在冷速为 1 K·min -1的组织中 ,从 1 310 ℃ 以下开始出现小块状的 Laves 相(图 4), 其 Nb 和 M o 质量分数分别为 20.7 %和 10.4 %.当冷速加快 时,凝固界面前沿的液相中 Nb 来不及扩散 ,冷速越 高 ,界面附近液体中 Nb 、Mo 偏聚的体积越少 ,所以 该温度下液体中总 Nb 、Mo 含量要比低冷速下的要 少 .这样的液体在接下来的冷却中转变较快, 会有 较多的固相生成. 图 4 冷速为 1 K·min -1时 1 310 ℃组织中的 Laves 相 Fig.4 Laves phase in the mi crostructure at 1 310 ℃ and a cooling rate of 1K·min -1 2.3 不同冷速下液体密度差和 Ra 值变化 从上面的实验结果可以看出 , IN718 是一种偏 · 1224 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 29 卷