一种确定镍基单晶高温合金残余偏析的方法

摘要

一种确定镍基单晶高温合金残余偏析的方法，通过制作的金相试样测量镍基单晶高温合金的一次枝晶间距，并用点阵法在制作的金相试样上测量镍基单晶高温合金各点上各元素质量分数分布。根据得到的每个测量点的元素质量分数确定元素的偏析方向。通过计算机模拟固溶处理，以得到固溶处理后的各元素的分布，从而分别得到Al、Ta、W和Re元素的残余偏析比。本发明将实验与模拟结合，能够准确快捷的预测了高温合金经过固溶处理后的残余偏析，降低了固溶处理研发的成本和周期。所采用的通过点阵法各点上各元素质量分数分布具有样本多，并防止了一般表示方法中误差过大造成的结果偏差。

主权项

一种确定镍基单晶高温合金残余偏析的方法，其特征在于，所述的确定镍基单晶高温合金元素残余偏析是指镍基单晶高温合金中最重要的4种偏析元素Al、Ta、W和Re；具体步骤是：步骤1，制备金相试样；步骤2，测量镍基单晶高温合金的一次枝晶间距：通过制作的金相试样测量镍基单晶高温合金的一次枝晶间距；步骤3，测量镍基单晶高温合金的所有元素的质量分数分布：用点阵法在制作的金相试样上测量镍基单晶高温合金各点上各元素质量分数分布；步骤4，归类镍基单晶高温合金中Al、Ta、W和Re元素的偏析方向：根据步骤3中每个测量点的元素质量分数确定元素的偏析方向；若位于枝晶干上测量点的各元素中某元素的含量大于位于枝晶间上测量点的该元素含量，则所述位于枝晶干上测量点的该元素为负偏析元素；反之，若位于枝晶干上测量点的各元素中某元素的含量小于位于枝晶间上测量点的该元素含量，则所述位于枝晶干上测量点的该元素为正偏析元素；步骤5，模拟固溶处理，以得到固溶处理后的各元素的分布：Ⅰ将步骤3得到的镍基单晶高温合金各元素质量分数分布及固溶处理制度作为初始条件输入到Dictra软件中；Ⅱ将步骤2得到的镍基单晶高温合金的一次枝晶间距作为扩散距离输入到Dictra软件中，以模拟各元素在固溶处理中的扩散过程；Ⅲ在Dictra软件模拟结果中读取镍基单晶高温合金经过固溶处理后各元素质量分数的分布；步骤6，确定Al、Ta、W和Re元素的残余偏析比：所述确定Al、Ta、W和Re四种元素的残余偏析比时：第一步，根据步骤5得到的固溶处理后四种元素质量分数的分布，分别取四种元素所有质量分数的平均值，分别得到四种元素的质量分数平均值；第二步，若归类为正偏析元素的Al元素的质量分数大于该Al元素的质量分数平均值，则该Al元素的质量分数为枝晶间成分；同样，若归类为正偏析元素的Ta元素的质量分数大于该Ta元素的质量分数平均值，则该Ta元素的质量分数为枝晶间成分；若归类为正偏析元素的Al元素的质量分数小于该Al元素的质量分数平均值，则该Al元素的质量分数为枝晶干成分；同样，若归类为正偏析元素的Ta元素的质量分数小于该Ta元素的质量分数平均值，则该Ta元素的质量分数亦为枝晶干成分；第三步，若归类为负偏析元素的W元素的质量分数大于该W元素的质量分数平均值，则该W元素的质量分数为枝晶干成分；同样，若归类为正偏析元素的Re元素的质量分数大于该Re元素的质量分数平均值，则该Re元素的质量分数为枝晶干成分；若归类为正偏析元素的W元素的质量分数小于该W元素的质量分数平均值，则该W元素的质量分数为枝晶间成分；同样，若归类为正偏析元素的Re元素的质量分数小于该Re元素的质量分数平均值，则该Re元素的质量分数亦为枝晶间成分；第四步，取Al元素的所有枝晶干成分的平均值，得到该Al元素枝晶干的平均成分；按所述确定Al元素枝晶干平均成分的方法依次确定Ta元素、W元素和Re元素的枝晶干的平均成分；取Al元素的所有枝晶间成分的平均值，得到该Al元素枝晶间的平均成分；按所述确定Al元素枝晶间平均成分的方法依次确定Ta元素、W元素和Re元素的枝晶间的平均成分；第五步，用确定的Al元素的枝晶干的平均成分除以该Al元素的枝晶间的的平均成分，即得到该Al元素的残余偏析比k_Al；用确定的Ta元素的枝晶干的平均成分除以该Ta元素的枝晶间的的平均成分，即得到该Ta元素的残余偏析比k_Ta；用确定的W元素的枝晶干的平均成分除以该W元素的枝晶间的的平均成分，即得到该W元素的残余偏析比k_W；用确定的Re元素的枝晶干的平均成分除以该Re元素的枝晶间的的平均成分，即得到该Re元素的残余偏析比k_Re。