一种单晶高温合金叶片表面缺陷的形成机制

合集下载

镍基单晶高温合金DD5_磨削成屑机理研究

镍基单晶高温合金DD5磨削成屑机理研究*于贵华1，朱　涛1，蔡　明1，安志欣1，王成静2，罗书宝1（1. 辽宁石油化工大学机械工程学院, 辽宁抚顺 113001）（2. 辽宁石油化工大学石油化工学院, 辽宁抚顺 113001）摘要　为研究镍基单晶高温合金DD5的磨削去除机理，提高其加工效率，针对镍基单晶高温合金具有显著各向异性的特点，建立基于Hill 模型的三维有限元磨削模型，研究镍基单晶高温合金DD5的表面加工形貌和切屑形貌，分析切屑形貌演变过程及其磨削力变化，探究磨削速度对切屑形貌和切屑形成频率的影响。

研究表明：在磨削参数范围内，加工DD5容易出现锯齿形切屑；磨削力呈稳定增加并伴有一定的周期性波动，其波动情况与锯齿形切屑相对应；随着磨削速度的增大，磨粒能更快进入切削阶段，其临界成屑厚度由0.225μm 最终降为0.158 μm ，成屑阶段占比由85.0%提高到89.5%；临界划擦厚度受磨削速度变化影响不大；随着磨削速度的增加，DD5切屑形貌由锯齿分节密集堆叠的单元节状向连续型锯齿状转变，最后发展为条形带状切屑。

关键词　磨削；切屑形貌；镍基单晶高温合金DD5；有限元分析中图分类号　TG58; TH161　文献标志码　A 文章编号　1006-852X(2023)06-0760-12DOI 码　10.13394/ki.jgszz.2022.0169收稿日期　2022-10-11　修回日期　2023-01-16作为航空发动机涡轮盘、转子叶片、涡轮导向叶片等关键零部件的主要材料，镍基单晶高温合金具有优异的物理和化学性能，例如抗蠕变性能、耐高温性能、抗冲击性能等[1-2]。

然而，这些优异的力学性能也给其加工制造带来了巨大困难，使其出现加工质量差、加工成本高等缺点[3]。

和其他传统加工方式相比，磨削加工具有加工质量好、精度高等特点，能够满足镍基单晶高温合金在特殊工况下的使用条件[4]。

但是，在磨削过程中镍基单晶高温合金仍出现磨削温度高、磨削力大、能量损耗高、加工效率低等难点[5]。

镍基单晶高温合金杂晶缺陷的研究进展

第16卷第1期精密成形工程陈楚玥，霍苗*，简航岳（西安石油大学材料科学与工程学院，西安 710065）摘要：随着单晶涡轮叶片结构的不断优化和高温合金中难熔元素添加量的增大，镍基高温合金单晶叶片在凝固过程中更易出现杂晶、条纹晶、枝晶碎臂、小角度晶界等缺陷。

其中，杂晶是单晶叶片制备过程中最常见的一类凝固缺陷，严重影响单晶叶片的成品率。

为了减少该类凝固缺陷的产生，提高叶片的成品率，研究镍基单晶高温合金杂晶缺陷的形成机制、影响因素及其控制措施，对提高单晶叶片的服役性能具有重要意义。

因此，关于定向凝固过程中杂晶缺陷的形成机制、影响因素及其控制措施的研究，引起了国内外研究者的广泛关注。

本文综述了单晶叶片的制备技术，分析了籽晶法和选晶法制备单晶叶片过程中不同位置杂晶的形成机理，分别讨论了选晶段杂晶、籽晶回熔区杂晶、缘板杂晶的影响因素和控制措施，并对未来的研究方向进行了展望。

关键词：镍基单晶高温合金；定向凝固；杂晶缺陷；控制方法DOI：10.3969/j.issn.1674-6457.2024.01.015中图分类号：TG132.3 文献标志码：A 文章编号：1674-6457(2024)01-0129-11Research Progress on Stray Grain Defects in Ni-based Single Crystal SuperalloyCHEN Chuyue, HUO Miao*, JIAN Hangyue(School of Materials Science and Engineering, Xi'an Shiyou University, Xi'an 710065, China)ABSTRACT: With the complexity of turbine blade structure and the increase of refractory elements in alloy, solidification de-fects such as stray grain, freckles, dendrites fragment and low angle grain boundaries are more likely to occur during the prepa-ration of nickel-based single crystal superalloy blades. Among them, the occurrence of stray grain is a prevalent defect during the solidification process in the production of single crystal blades, which seriously affects the delivery rate of single crystal blades. In order to reduce the occurrence of such solidification defects and improve the yield of blades, the work aims to study the formation mechanism, affecting factors and strategies for mitigating stray grain defects in nickel-based single crystal super-alloy, which is of significant importance for enhancing the service performance of single crystal blades. Therefore, the investiga-tion into the formation mechanism, affecting factors, and strategies for mitigating stray grain defects in directional solidification process has attracted extensive attention from researchers in China and abroad. The preparation technology of single crystal收稿日期：2023-08-19Received：2023-08-19基金项目：国家自然科学基金（5210011310）；陕西省自然科学基础研究计划（2021JM-403）；陕西省教育厅科研计划（21JC027）；西安市科技计划（2020KJRC0100）Fund：National Natural Science Foundation of China(521001130); Natural Science Basic Research Program of Shaanxi Province （2021JM-403）；Scientific Research Program of Shaanxi Provincial Education Department (21JC027)；Xi'an Science and Technology Plan(2020KJRC0100)引文格式：陈楚玥, 霍苗, 简航岳. 镍基单晶高温合金杂晶缺陷的研究进展[J]. 精密成形工程, 2024, 16(1): 129-139.CHEN Chuyue, HUO Miao, JIAN Hangyue. Research Progress on Stray Grain Defects in Ni-based Single Crystal Superalloy[J]. Journal of Netshape Forming Engineering, 2024, 16(1): 129-139.*通信作者（Corresponding author）130精密成形工程 2024年1月blade was reviewed, the formation mechanism of stray grain at different positions in the preparation process of single crystal blade by seed crystal method and crystal selection method was analyzed, the affecting factors and measures used to control stray grain in the crystal selection section, seed crystal remelting zone and edge plate stray grain were discussed, and the future re-search direction was prospected.KEY WORDS: Ni-based single crystal superalloy; directional solidification; stray grain defect; control methods随着交通、生产等行业对飞机性能要求的不断提高，最早的活塞式发动机已不能满足需求，燃气涡轮发动机逐渐走向主流。

高温合金单晶铸件中的杂乱共晶缺陷

1342试验研究Vol.68 No.12 2019高温合金单晶铸件中的杂乱共晶缺陷马德新1’2,王富3(1.深圳万泽中南研究院，广东深圳518045; 2.中南大学，湖南长沙410083; 3.西安交通大学，陕西西安710049)摘要：对镍基高温合金铸态组织中的7/7'共晶体及其形成机制进行了研究。

发现含有碳元素的高温合金如CM247LC的7 /7 '共晶析出分为三种模式，分别为在7相上形核生成7基共晶、在MC碳化物上形核生成M C基共晶和从液体中形核形成自由共晶。

其中后两种模式形成的7/7'共晶体的晶向是杂乱随机的，从而在单晶基体组织中形成大角度的晶界。

对不含碳元素的高温合金如CMSX-4,其7 |共晶的析出只有两种模式，即在7相上形核和从液体中自由形核结晶，分别形成与7相一致或完全无关的晶体取向。

不管哪种合金，其铸态组织都含有随机杂乱取向的共晶组织，使得宏观上为单晶的铸件在微观上却是多晶体。

关键词：高温合金；定向凝固；单晶；杂乱共晶；晶粒缺陷作者简介：马德新（1955-),男，教授，国家特聘专家，从事 R温合金单晶叶片制造技术的研发。

E-mail:d.ma@ gi.rwth-aachen.de中图分类号：TGI72文献标识码： A文章编号：1001-4977(2019) 12-1342-08基金项目：广东省引进创新创业团队项目（607264877417 ); 深圳科技创新委员会项目 (20170308111659935 )；国家自然科学基金项目(91860103 )。

收稿曰期：2019-03-04收到初稿, 2019-04-13收到修订稿。

镍基高温合金由于其良好的高温性能被广泛应用于航空发动机和工业燃机的涡轮叶片。

早期用精密铸造工艺制成的高温合金叶片为等轴晶组织，利用定向凝固的方法可以获得柱晶或单晶组织的叶片，分别消除了与主应力轴垂直的横向晶界和所有的晶界，使叶片高温性能有了明显提高。

重型燃汽轮机叶片用材料和失效原因概述

ｃａｓｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｒａｐｉｄｌｙｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｎｄｅｍｐｌｏｙｅｄａｒｏｕｎｄ１９７０，ｔｏｉｍｐｒｏｖｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｕｃｈａｓｃｒｅｅｐｓｔｒｅｎｇｔｈ
ｏｆｔｕｒｂｉｎｅｂｌａｄｅｉｎｐｒｉｎｃｉｐａｌｓｔｒｅｓｓ（ｌｅｎｇｔｈ）ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｇａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｔｔｈｅｔｕｒｂｉｎｅｉｎｌｅｔｈａｓｅｌｅｖａｔｅｄ
少量铼的镍基单晶高温合金具有良好的综合性能，是我国重型燃气轮机叶片用材料的发展方向。
关键词：重型燃气轮机；叶片；高温合金；失效
中图分类号：ＴＧ１４２．７３文献标志码：Ａ
文章编号：１００８１６９０（２０２１）０３００４１０８
ＳｕｍｍａｒｙＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｔｏＭａｔｅｒｉａｌａｎｄＦａｉｌｕｒｅＣａｕｓｅ
ＩＮ７３８合金中 γ′相的体积分数约为４３％［１７］。的 γ′相可明显提高ＩＮ７３８合金的强度，γ′相平均尺研究发现，ＩＮ７３８合金的强度与 γ′相的平均尺寸有寸为７０ｎｍ的ＩＮ７３８合金的室温屈服强度和抗拉强很大关系，采用不同工艺的固溶＋时效处理可使 γ′ 度分别达８５０ＭＰａ和９１５ＭＰａ，明显高于具有粗大相的平均尺寸细化至７０ｎｍ、４５０ｎｍ和７００ｎｍ， γ′相的ＩＮ７３８合金［１８］。另外，８５０℃时ＩＮ７３８合金ＩＮ７３８合金的强度随温度的变化如图２所示。细小的强度明显下降，因此其服役温度一般低于８５０℃。
图１ＩＮ７３８合金中沿晶界分布的碳化物及 γ′相（ａ）和立方形、球形形 γ′相（ｂ）Ｆｉｇ．１（ａ）Ｃａｒｂｉｄｅｓａｎｄγ′ｐｈａｓｅｓｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄａｌｏｎｇｇｒａｉｎｂｏｕｎｄａｒｙａｓｗｅｌｌａｓ（ｂ）ｃｕｂｉｃ

镍基单晶高温合金凝固缺陷研究进展

ａｓｓｆｒｔｅｅｔ，ｔｎｆｕｎｃｆａｌｏｎｉｍｏｈｅｄｆｃｓｈｅｉｌｅｅｏｌｏｙｃｍｐｏｉｉｎ，ｐｒｃｓｉｒｍｅｅｓａａｔｎｔｕｃｕｒｓｔｏｏｅｓｎｇｐａａｔｒｎｄｃｓｉｇｓｒｔｅｏｎｔａｔｎｅｅｔｓａａｙｅ．Ｍｅｎｗｈｉｅｈｅｓｇｅｔｏｎｓｆｅｕｃｎｇｃｓｉｇｄｆｃｓａｅｐｏｎｔｄｈｅｃｓｉｇｄｆｃｓｉｎｌｚｄａｌ，ｔｕｇｓｉｏｒｒｄｉａｔｎｅｅｔｒｉｅ
赵新宝，。刘
林杨初斌张，，
军。李玉龙傅恒志，，
（１西北工业大学航空学院，西安７０７；１０２２西北工业大学凝固技术国家重点实验室，安７０７）西１０２
ＺＨＡＯｎ— ａ，ＵｎＹＡＮＧＸｉｂｏＬＩＬｉ，Ｃｈｕｂｎ — ｉ，
ｃｓ．Ｓｍｅｉｏｔｎａｔｇｄｆｃｓｆｒｅｎｔｅｄｒｃｉｎ１ｓｌｉｃｔｏｒｃｓｒｉｃｓｅｏｔｏｍｐｒａｔｃｓｉｅｅｔｏｍｄｉｈｉｅｔｏａｏｉｆａｉｎｐｏｅｓａｅｄｓｕｓｄ。ｉ — ｎｄｉｎｃｕｉｇｐｒｓｔｆｅｋｅ，ｍｉｏｉｎａｉｎａｄｓｒｙｇａｎ．Ｂａｅｎｔｅｆａｕｅｎｏｍａｉｎｍｅｈｌｄｎｏｏｉｙ，ｒｃｌｓｓｒｅｔｔｏｎｔａｒｉｓｓｄｏｈｅｔｒｓａｄｆｒｔｃ — ｏ

镍基单晶高温合金高温低应力蠕变过程中典型变形机制研究进展

镍基单晶高温合金高温低应力蠕变过程中典型变形机制研究进展杜云玲;牛建平【摘要】以镍基单晶高温合金高温低应力蠕变变形为主，简要介绍了蠕变过程中几个典型变形机制的研究进展，并分析合金蠕变过程研究中存在的问题。

%Giving priority to the deformation of high-temperature low-stress creep of Ni-based single crystal superalloys,several related typical deformation mechanisms were reviewed and the existing problems during creep were analyzed.【期刊名称】《沈阳大学学报》【年(卷),期】2016(028)006【总页数】7页(P431-437)【关键词】镍基单晶高温合金;高温低应力蠕变;筏化;位错;TCP相【作者】杜云玲;牛建平【作者单位】沈阳大学机械工程学院，辽宁沈阳 110044;沈阳大学机械工程学院，辽宁沈阳 110044【正文语种】中文【中图分类】TG146镍基高温合金(Ni-based Superalloys)由于具有优异的蠕变和疲劳抗力、良好的塑性和断裂韧性、良好的抗氧化和抗热腐蚀性,以及高温组织稳定性,广泛用于制作涡轮发动机等先进动力推进系统热端部件[1-4].高性能发动机的重要标志是具有高的推力和推重比,而要实现这些指标就需要不断地提高涡轮前进气口的温度,最大程度地提高燃机的效率.实现这一目标的关键在于持续提高发动机相应高温合金部件的承温能力,尤其是高压涡轮叶片和低压涡轮叶片的承温能力[4].在实际服役过程中,涡轮叶片处于高温、高应力等复杂恶劣的环境中,尤其是高压涡轮叶片承受着更高的温度和由于高速旋转造成的高离心应力.在这些外部条件的共同作用下,即使合金所受的应力水平远低于其屈服强度,叶片也会发生蠕变塑性累积,最终导致叶片断裂失效,因此蠕变行为是评价合金可靠性最重要的方面.航空发动机涡轮叶片在实际服役过程中各部位所受的温度和应力分布如图1和图2所示[5].从图1可以看出,尽管涡轮叶片已经拥有复杂高效的冷却通道以及热障涂层,涡轮叶片的大部分位置仍将面临较高的温度,而图2则显示,叶片经受高温的部分所受的应力相对较低(相对于低温部分).为此,各国研究者对镍基单晶高温合金的高温低应力蠕变行为进行了广泛的研究.本文以镍基单晶高温合金的高温低应力蠕变行为为主线,主要从蠕变过程中几个典型的现象出发,简要介绍单晶合金的蠕变行为研究进展. 蠕变是指试验材料在低于屈服极限的恒定应力(载荷)下发生持续塑性变形的累积,它具有一定的时间依赖性.涡轮叶片在实际服役时,大部分时间处于巡航状态,因此合金的变形以蠕变塑性累积为主.合金的蠕变性能与合金晶体的取向息息相关.一般而言,具有〈111〉取向的合金蠕变性能最高,〈011〉最低,而具有〈001〉方向的合金蠕变寿命与〈111〉相当或稍低;然而,具有〈001〉方向合金的疲劳性能显著优于具有〈111〉和〈011〉方向的合金,所以涡轮叶片在设计和实际使用过程中都尽可能使其受力沿[001] 方向,因而研究[001]取向的镍基单晶高温合金具有非常重要的实际意义.镍基单晶高温合金在高温低应力条件下的蠕变机制主要有以下几个方面.(1) 在高温、错配内应力和外加应力的综合作用下,γ/γ′两相结构发生的筏化(Rafting)现象;(2) 蠕变过程中界面位错网格的形成及其作用;(3) 位错切割γ′相的形式及其对合金蠕变行为的影响;(4) 拓扑密排(Topologically Closed Packed,TCP)相的析出.以上提到的这几种变形机制基本上构成了单晶高温合金的整个蠕变过程.1.1 镍基单晶高温合金蠕变过程中的筏化现象筏化现象是镍基单晶高温合金高温低应力蠕变过程中最为常见的现象.γ′相形筏源于应力梯度导致的合金元素定向扩散,即在应力梯度作用下,γ′相形成元素Al、Ti、Ta等和γ相形成元素Cr、Mo等沿相反方向扩散,致使γ′相沿特定方向生长并互相连接,最终导致γ′相形筏.因为γ′相形筏过程主要受固相扩散控制,故其形筏动力学呈非线性特征[6].Tien等[7]首先研究了[001]取向的镍基单晶高温合金外加应力方向与筏化方向的关系,发现γ′形筏不仅能改变γ′形貌,而且能显著影响γ/γ′界面位错网形成及合金元素在该界面的分布,故对合金力学性能具有重要影响.随后Fredholm 等[8]总结前人的观察结果后认为,对于[001]取向的镍基单晶高温合金,根据γ′相的筏状特征可将筏化现象主要分为筏化方向与外加应力垂直的N-型筏化,以及筏化方向与外加应力平行的P-型筏化.Pollock等[9]进一步研究了镍基单晶高温合金蠕变过程中的筏化现象,认为γ/γ′两相之间弹性应力场(错配度)对合金的筏化方向有决定作用,错配度为负值时,在拉伸条件下γ′相发生N-型筏化,在压缩条件下γ′相发生P-型筏化;而当错配度为正值时,情形刚好相反.研究表明,合金的错配度随着温度的变化而变化,也就是说合金在蠕变时发生的筏化类型与蠕变温度下的错配度的值和外加应力方向息息相关.Murakumo等[10]在研究γ′相体积分数不同的TMS-75镍基单晶高温合金的蠕变行为时发现,体积分数为80%的合金在蠕变断裂后,γ′相筏化方向与以上结论完全相反,认为此现象源于γ和γ′两相基体与析出相角色的互换,换句话说,在γ′析出相体积分数为80%时,其在合金中为“基体”,而体积分数为20%的γ相为“析出相”,从这个观点上看蠕变后的结果与先前的结论仍然一致.Nathal等[11]在研究CMSX-4合金高温蠕变性能时指出,γ′相形筏改变了γ与γ′相连接方式,使γ基体由包围着γ′变为镶嵌在γ′中,即发生拓扑倒置现象(Topological inversion),从而失去变形能力而易于断裂,故γ′相形筏不程度地降低合金蠕变强度.尽管蠕变中后期形成的筏型组织封闭了位错运动的横向通道,增加蠕变抗力,但形筏毕竟是γ′相粗化的结果,所以大多情况下对合金蠕变性能具有不利影响.筏化结构的出现对单晶高温合金来说难以避免,理论上错配度δ(通常定义δ=2(aγ ′-aγ)/(aγ ′+aγ),其中aγ和aγ ′分别为γ和γ′相的晶格常数)越接近于0,合金的两相结构越稳定,筏化过程越慢.如前所述,合金的错配度随温度的变化而变化,因此在实际设计时应尽量使合金高温时的错配度接近于零,从而延缓镍基单晶高温合金在高温时的筏化速率,提高合金的蠕变寿命.1.2 镍基单晶高温合金蠕变过程中位错的运动在镍基单晶高温合金的蠕变初期阶段,大量不同滑移系的a/2〈101〉{111}位错启动,领先的螺位错段在水平基体通道内不同的{111}平面发生交滑移,并在γ/γ′两相界面留下60°混合位错[12-13].由于在蠕变之初γ基体内位错的数量很少,因此大量的位错可以在基体内快速的萌生和增殖,在宏观蠕变曲线上表现为具有较高的蠕变速率,塑性应变累积迅速增加.Zhang等[13]认为,虽然60°位错的位错线方向主要沿〈110〉方向,并不是最佳的〈100〉错配方向,但这些界面位错仍然能够部分释放错配应力;随着蠕变的进行(蠕变初期阶段的末期),γ基体内的位错密度迅速增加,位错开始在γ/γ′界面塞积,位错的运动逐渐变得困难,蠕变曲线上表现为应变速率迅速降低,基体中不同滑移系的界面位错在温度、外加应力、错配应力以及位错之间应力场的相互作用下开始发生反应,形成界面位错网格[12-17].Lasalmonie等[14]利用透射电镜较早地研究了界面位错的性质,认为界面位错网格中的位错都具有刃型位错的特征,同时认为这些位错都源自于基体中的a/2〈101〉位错环(Dislocation loop).Lahrman和Field等[15]使用汇聚束电子衍射和X射线衍射重新研究了界面位错的性质,随后Field等[17]认为界面位错网格不可能源于基体中的位错环,界面位错网格的形成不需要位错长程攀移或者Orowan绕过,并提出了一种新的位错网格形成模型,即基体不同滑移系位错相互反应机制,如图3所示[17].这一模型比较合理的解释了实验中所观察到的处于演化过程中和蠕变断裂后的位错网格形态,因此被广泛接受.大部分研究者认为界面位错网格的密集程度与γ/γ′两相界面的错配度有关,错配度越大,位错网格越密集,因为密集的界面位错网格可以有效地释放错配应力.Zhang等[18]首先提出致密位错网格可以有效阻碍基体位错切入γ′析出相,延长稳态蠕变阶段,Harada课题组根据这一理论设计出一系列的镍基单晶高温合金,将位错网格从理论研究推向实际应用.但是需要指出的是,形成致密位错网格需要合金具有较负的错配度,而错配度绝对值越大合金筏化进程越快,因此如何协调延缓筏化过程,同时使合金具有致密的位错网格仍需要进一步研究. 1.3 超位错切割γ′析出相的方式成对的a/2〈101〉位错夹着反相畴界(Anti-phase domain boundary,APB)(称之为a〈101〉超位错)切割γ′析出相是镍基单晶高温合金高温低应力蠕变条件下最为常见的一种切割方式.这种位错一般认为是由相同{111}滑移面上柏氏矢量相同的两根a/2〈101〉位错在γ/γ′界面结合而成,如图4所示[19].当切入γ′析出相时,两根a/2〈101〉位错之间会产生一定的间距,这一间距取决于合金γ′析出相中的APB 能,一般情况下由于γ′析出相的APB能很高,所以两根a/2〈101〉位错之间的间距很小.实际上由于界面位错网格的阻碍作用和高的APB能,在合金的稳态蠕变过程中,与基体位错数量相比,切入γ′析出相的a〈101〉超位错数量很少,因此合金在稳态蠕变阶段的塑性应变累积并不显著.在合金蠕变变形的第三阶段,由于蠕变试样发生颈缩,合金所受的应力显著增加,在这一条件下相当数量的a〈101〉超位错切入γ′析出相,大大加速合金的塑性变形.虽然这种切割方式最为常见,但这种类型的位错在蠕变过程中所起的作用仍然并不清楚.镍基单晶高温合金在高温低应力蠕变过程中另一种重要的位错是a〈010〉超位错.该位错由Louchet等[20]在研究CMSX-4单晶高温合金的高温低应力蠕变时首先观察到,但是并没有将其与蠕变塑性变形联系起来;Eggeler等[21]利用透射电镜对CMSX-6单晶高温合金中a〈010〉超位错的类型及其形成过程进行了分析,认为这种类型的超位错是由两个柏氏矢量不同的a/2〈011〉基体位错在γ/γ′两相界面相遇并反应而形成的,在切入γ′析出相后由于其位于{001}面上,所以难以运动,只能以滑移和攀移相结合的方式运动,但他们并没有对位错核心进行深入分析;随后Dlouhy等[22]对蠕变过程产生的a〈010〉超位错进行了计算模拟,证实了Eggeler等的结论,但是依然没能说明位错核心是否致密;接着Srinivasan等[23]使用高分辨电镜(High resolution transmission electron microscope,HRTEM)证明a〈010〉超位错的位错核心并不致密,而是由两个不同柏氏矢量的分位错所组成,它们通过滑移和攀移两种过程的复合在γ′析出相中缓慢运动,其中攀移控制着合金的蠕变速率,并认为这一切割机制与稳态蠕变过程中合金可以保持较低的蠕变速率有关.实际上在很多单晶高温合金中都观察到了这种类型的超位错,如CMSX-4[20,23]、CMSX-6[21]和TMS-138[24]等,因此认为这种切割机制是一种基本的切割机制.以上两种类型的超位错切割γ′相是镍基单晶高温合金高温低应力蠕变时最基本的切割机制,对合金的塑性应变累积以及稳态蠕变速率均有重要影响.然而,到目前为止,超位错切割γ′析出相与合金蠕变性能退化之间的定量关系仍未建立.实际上,由于温度和应力的综合作用,镍基单晶高温合金中切割γ′相的位错类型可能不止以上两种类型,而位错之间的反应也不仅限于形成位错网格.因此,这一方面的研究工作仍然是今后研究的重点.1.4 TCP相的析出由于镍基单晶高温合金中含有大量的W、Cr、Mo和Re等合金元素,在高温低应力蠕变过程中,一些富含这些元素,且具有复杂晶体结构的金属间化合物会析出,这些金属间化合物一般称之为拓扑密排相(TCP相,如σ、μ、P和R相等)[25-27].TCP 相的晶体结构中只存在四面体间隙,原子高度密排,并且只允许配位数为12、14、15及16的四种Ksaper多面体存在,其化学式一般为AxBy,且A和B元素均为过渡族金属元素.常见TCP相的晶体学参数如表1所示[25].镍基单晶高温合金在高温蠕变的过程中,如果合金中的Cr、Mo、Re含量较高,就有析出σ相的趋势,且在第三、四代镍基单晶合金中析出的σ相通常具有较高含量的Re.σ相一般呈针片状析出,硬而脆.σ相的析出一方面削弱难熔元素的固溶强化效果,另一方面破坏γ/γ′两相组织的连续性,同时成为裂纹萌生的主要位置,导致合金的塑性和寿命降低,因此通常被认为是有害相.μ相一般呈针状、棒状、片状或颗粒状析出,通常认为W和Mo是μ相形成的决定性元素,在μ相中占有较大的比例.由于形貌及数量的差异,μ相对合金力学性能的影响也不尽相同[28].P相与σ相的晶体结构有着特殊的关系,并且化学成分也相似,所以P相与σ相经常在镍基单晶高温合金中共存,甚至可以相互转变[25].R相只有在少数镍基单晶合金的文献中提到[29],相关的信息鲜有报道.随着镍基单晶高温合金中难熔元素含量的增加,大量的TCP相在高温蠕变过程中析出,TCP相的析出消耗大量的合金元素,造成合金基体局部贫乏这些强化元素,从而降低基体合金的强度;另外,在蠕变的过程中位错难以切割TCP相,会在TCP/γ′相界面塞积,产生应力集中,造成两相界面开裂[26].因此,为了抑制TCP相的析出,Ru元素被引入高温合金体系中.近些年对TCP相的研究主要围绕Ru对TCP相析出的影响开展.Caron[30]指出,添加Ru可以提高TCP相析出的临界Md值,所以含Ru合金在长期热暴露下不易析出TCP相.Sato等[29]认为Ru增加了Re和W在γ相中的固溶度,从而降低了TCP相析出的概率;而Yeh等[26]发现添加Ru不但可以大幅度提高合金组织稳定性而且有助于合金蠕变过程中保持筏形组织的连续性;虽然在含Ru 合金中会出现TCP相,但数量较少,并且TCP相的生长也受到了很大的限制,相比于无Ru合金,含Ru合金的力学性能显著提高.目前,虽然众多研究者对Ru抑制TCP相的析出行为进行了广泛的研究,但是Ru的具体作用机理仍不清楚.例如,Ru的添加抑制TCP相的析出是因为下列四种情况的哪一种有待证实.(1) 改变了合金强化元素在枝晶干和枝晶间的分配系数,同时降低了其他元素的扩散速率;(2) 降低了TCP相的形核率;(3) 降低了TCP相的长大速率;(4) 外加应力的影响等.TCP相在合金中形核、长大的速度很快,一般在稳态蠕变阶段初期就已经开始析出,温度越高其析出速度越快.一般认为,尺寸较小或者颗粒状的TCP相对合金的高温蠕变性能影响不大,而粗大或者针片状的TCP相由于显著降低了γ、γ′两相组织的连续性,且难以被运动的位错切割,容易成为微裂纹的发源地,从而降低合金的高温蠕变性能.TCP相的析出过程比较复杂,且各相之间往往伴随着共生现象[25].因此,需要更详细的工作来描述TCP相析出与合金高温蠕变性能之间的定量关系.镍基单晶高温合金的蠕变过程非常复杂,上述几种变形机制可能在同一个蠕变过程中同时出现、相互影响.在高温低应力蠕变的初期,基体中的位错开始运动,同时筏化结构逐渐演化形成,对基体中的位错运动起到一定的阻碍作用,从而导致大量的位错在γ/γ′界面堆积、反应,形成位错网格;位错网格的形成可以显著阻碍超位错切割筏化的γ′相,对合金保持较高的稳态蠕变阶段起到重要的作用.实际上,TCP相的析出过程从蠕变的初期就已经开始进行,随着蠕变的进行其逐渐长大,由于TCP相的析出导致γ/γ′筏化结构被隔断,同时位错难以切入TCP相,因此在TCP/γ相界面容易产生微裂纹,导致合金最终断裂失效.因此,合金蠕变是一个复杂的,各种因素变形机制相互影响的过程.镍基单晶高温合金的蠕变性能作为衡量合金使役性能最重要的方式已经得到广泛研究,对高温低应力蠕变过程中几种主要的变形机制有较为深刻的认识,并取得了重要进展.虽然本文分开叙述这几种变形机制的研究进展,但在实际的变形过程中各机制彼此相互影响、相互关联,共同组成了复杂的蠕变过程.从合金研发和应用角度来看,今后对镍基单晶高温合金高温蠕变性能的研究主要集中在以下几个方面:(1) 建立镍基单晶高温合金筏化与蠕变性能退化的关联.通过研究高温合金γ′相筏化的热力学和动力学机制,探索延缓γ′相筏化的手段,建立合金筏化程度与蠕变性能的内在关联.(2) 研究不同类型的位错在高温低应力蠕变过程中的作用.探索位错与γ′相、TCP相以及孔洞等的微观交互作用机制,为提高合金的高温蠕变性能提供理论基础. (3) 探索抑制TCP相析出的方法.TCP相的析出损害合金的力学性能,在目前研究的基础上继续探索能有效抑制TCP相,并同时提高合金高温强度的新方法.[ 1 ] 孙晓峰,金涛,周亦胄,等. 镍基单晶高温合金研究进展[J]. 中国材料进展, 2012,31(12):1-11. (SUN X F,JIN T,ZHOU Y Z,et al. Research progress of nickel-base single crystal superalloys[J]. Rare Metals Letters, 2012,31(12):1-11.)[ 2 ] 李清华,赵志力. 真空冶金现状及发展前景[J]. 沈阳大学学报, 2003,15(2):35-37. (LI Q H, ZHAO Z L. The present situation and the prospect of vaccum metallurgy[J]. Journal of Shenyang University, 2003,15(2):35-37.)[ 3 ] 牛建平. 镍基高温合金的脱氮与脱硫[J]. 沈阳大学学报, 2003,15(2):5-8. (NIUJ P. Denitrogenation and desulphurization during VIM refining Ni-base superalloy[J]. Journal of Shenyang University, 2003,15(2):5-8.)[ 4 ] REED R C. The superalloys fundamentals and applications[M]. Cambridge: Cambridge University Press, 2006.[ 5 ] DYE D, MA A, REED R C. Numerical modelling of creep deformation in a CMSX-4 single crystal superalloy turbine blade[C]. Superalloy, 2008:911-919.[ 6 ] PEARSON D D,LEMKEY F D,KEAR B H. Stress coarsening of γ′ and its influence on creep properties of a single crystal superalloy[C]. Superalloys, 1980:513-520.[ 7 ] TIEN J K,COPLY S M. The effect of orientation and sense of applied uniaxial stress on the morphology of coherent gamma prime precipitates in stress annealed nickel-ase superalloy crystal[J]. Metallurgical & Materials Transactions B, 1971,2(2):543-553.[ 8 ] FREDHOLM A,STRUDEL J L. On the creep resistance of some nickel base single crystals[C]. Superalloys, 1984:211-220.[ 9 ] POLLOCK T M,ARGON A S. Directional coarsening in nickel-base single crystals with high volume fractions of coherent precipates[J]. Acta Metallurgica et Materialia, 1994,42(6):1859-1874.【相关文献】[10] MURAKUMO T,KOBAYASHI T,KOIZUMI Y,et al. Creep behaviour of Ni-base single-crystal superalloys with various γ′ volume fraction[J]. Acta Materialia, 2004,52(12):3737-3744.[11] NATHAL M V,MACKAY R A,MINER R V. Influence of precipitate morphology on intermediate temperature creep properties of a nickel-base superalloy[J]. Metallurgical & Materials Transactions A, 1989,20(1):133-141.[12] POLLOCK T M,ARGON A S. Creep resistance of CMSX- nickel base superalloy single crystals[J]. Acta Metallurgica et Materialia, 1992,40(1):1-30.[13] ZHANG J X,HARADA H,KOIZUMI Y,et al. The effect of lattice misfit on the dislocation motion in superalloys during hight-emperature low-stress creep[J]. Acta Materialia, 2005,53(1):4623-4633.[14] LASALMONIE A,STRUDEL J L. Interfacial dislocation networks around γ′ precipitates in nickel-base alloys[J]. Philosophical Magazine A, 1975,32(32):937-949.[15] LAHRMAN D F,FIELD R D,DAROLIA R, et al. Investigation of techniques for measuring lattice mismatch in a rhenium containing nickel base superalloy[J]. Acta Metallurgica, 1988,36(5):1309-1320.[16] WANG X G,LIU J L,JIN T,et al. Dislocations motion during high-temperature low-stress creep in Ru-free and Ru-containing single-crystal superalloys[J]. Materials and Design, 2015,67:543-551.[17] FIELD R D,POLLOCK T M,MURPHY W H. The development of g/g′ interfacial dislocation networks during creep in Ni-base superalloys[C]. Superalloys, 1992:557-566.[18] ZHANG J X,MURAKUMO T,KOIZUMI Y,et al. Interfacial dislocation networks strengthening a fourth-generation single-crystal TMS-138 superalloys[J]. Metallurgical and Materials Transactions A, 2002,33(12):3741-4376.[19] ZHANG J X,MURAKUMO T,KOIZUMI Y,et al. Slip geometry of dislocations related to cutting of the γ′ phase in a new generation single-crystal superalloys[J]. Acta Materialia, 2003,51(17):5073-5081.[20] LOUCHET F,IGNAT M. TEM analysis of square-shaped dislocation configurations in the γ′ phase of a Ni-based superalloy[J]. Acta Metallurgica, 1986,34(8):1681-1685. [21] EGGELER G,DLOUHY A. On the formation of 〈010〉-dislocations in the γ′-phase of superalloy single crystals during high temperature low stress creep[J]. Acta Materialia, 1997,45(10):4251-4262.[22] DLOUHY A,SCHUBLIN R,EGGELER G. Transmission electron microscopy contrast simulations of superdislocations in the L12 ordered structure[J]. Scripta Materialia, 1998,39(9):1325-1332.[23] SRINIVASAN R,EGGELER G F. MILLS M J. γ′-cutting as rate-controlling recovery process during high-temperature and low-stress creep of superalloy single crystals[J]. Acta Materialia, 2000,48(20):4867-4878.[24] ZHANG J X,HARADA H,KOIZUMI Y. New configuration of a[001] superdislocation formed during high-temperature creep in the γ′ phase of a single-crystal superalloy TMS-138[J]. Journal of Materials Research, 2006,21(3):647-654.[25] RAE C M F,REED R C. The precipitation of topologically close-packed phases in rhenium-containing superalloys[J]. Acta Materialia, 2001,49(19):4113-4125.[26] YEH A,RAE C,TIN S,et al. High temperature creep of Ru-bearing Ni-base single crystal superalloys[C]. Superalloys, 2004:677-685.[27] HAN Y F,MA W Y,DONG Z Q,et al. Effect of ruthenium on microstructure and stress rupture properties of a single crystal nickel-base superalloy[C]. Superalloys, 2008:91-97. [28] 成魁宇. 几种含Re单晶高温合金中μ相的析出行为及其影响.[D]. 沈阳:中国科学院金属研究所, 2009. (CHENG K Y. Precipitation behavior of μ phase in several Re single crystal superalloys and its effect[D]. Shenyang: Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, 2009.)[29] SATO A,HARADA H,YOKOKAWA T,et al. The effects of ruthenium on the phase stability of fourth generation Ni-base single crystal superalloys[J]. Scripta Materialia, 2006,54(9):1679-1684.[30] CARON P. Hi gh γ′ solvus new generation nickel-based superalloys for single crystal turbine blade applications[C]. Superalloys, 2000:737-746.。

一种确定镍基单晶高温合金残余偏析的方法

一种确定镍基单晶高温合金残余偏析的方法镍基单晶高温合金是一种重要的高温结构材料，广泛应用于航空航天、能源等领域。

然而，由于材料的制备和加工过程中的各种因素，常常会导致合金中出现残余偏析现象，影响材料的力学性能和耐腐蚀性能。

因此，确定镍基单晶高温合金中的残余偏析情况对于材料性能的评估和优化具有重要意义。

确定镍基单晶高温合金残余偏析的方法有很多种，下面我们将介绍一种常用的方法。

我们需要收集镍基单晶高温合金的样品，并进行预处理。

预处理包括将样品进行切割、打磨和抛光，以便于后续的分析和观察。

接下来，我们可以使用扫描电子显微镜（SEM）对样品进行观察和分析。

SEM可以提供高分辨率的表面形貌和成分分布信息。

通过SEM的能谱分析功能，我们可以获得镍基单晶高温合金中各个元素的含量和分布情况。

通过比较不同区域的元素含量，我们可以初步判断是否存在残余偏析现象。

除了SEM，我们还可以使用透射电子显微镜（TEM）进行更加详细的观察和分析。

TEM可以提供更高分辨率的图像，能够观察到更细微的微观结构和成分变化。

通过TEM的能谱分析功能，我们可以获取更加准确的元素含量和分布信息，对残余偏析现象进行更加详细的表征。

X射线衍射（XRD）也是一种常用的分析方法。

XRD可以提供样品的晶体结构信息和晶格参数。

通过对镍基单晶高温合金进行XRD分析，我们可以确定样品的晶体结构和晶格畸变情况，进一步了解残余偏析的形成机制。

除了上述的表面和微观结构的观察分析方法，我们还可以使用化学分析方法对镍基单晶高温合金进行成分分析。

常用的化学分析方法包括电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）。

通过化学分析，我们可以获得镍基单晶高温合金中各个元素的含量信息，从而确定残余偏析的程度和成分分布情况。

确定镍基单晶高温合金残余偏析的方法包括SEM、TEM、XRD和化学分析等多种手段。

通过这些方法的综合运用，可以全面了解镍基单晶高温合金的残余偏析情况，为材料性能的评估和优化提供科学依据。

一种用于单晶高温合金叶片陶瓷型壳的去除方法[发明专利]

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010666798.9(22)申请日 2020.07.13(71)申请人中国科学院金属研究所地址 110016 辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人孟杰　邹明科　周亦胄　孙晓峰　(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙) 21234代理人张志伟(51)Int.Cl.B22D 29/00(2006.01)(54)发明名称一种用于单晶高温合金叶片陶瓷型壳的去除方法(57)摘要本发明涉及高温合金熔模精密铸造技术领域，具体为一种用于单晶高温合金叶片陶瓷型壳的去除方法。

该方法首先将带壳的单晶高温合金叶片摆放在料架上，接着把料架置于盛装碱液的釜体内，最后关闭釜体后加热加压。

釜体加压压力为：0.2～1.5MPa，脱壳时间为：3～48h，釜体的加热温度在低温和高温之间循环，低温温度范围：100～140℃，保温时间1～30min，高温温度范围200～370℃，高温保温时间5～60min。

冷却降温后，取出叶片进行清洗即完成脱壳。

本发明全过程不会引入应力，可以避免由于清壳的外力作用所致的再结晶，使叶片的合格率大幅提高。

权利要求书1页说明书3页附图2页CN 111992695 A 2020.11.27C N 111992695A1.一种用于单晶高温合金叶片陶瓷型壳的去除方法，其特征在于，首先将带壳的单晶高温合金叶片摆放在料架上，接着把料架置于盛装碱液的釜体内，最后关闭釜体后加热加压处理，冷却降温后取出叶片进行清洗即完成脱壳。

2.按照权利要求1所述的用于单晶高温合金叶片陶瓷型壳的去除方法，其特征在于，加热加压处理为：先将釜体内碱液加热至低温温度范围：100～140℃，在釜体内通入高压气体，至釜体内气体压力为：0.2～1.5MPa，再将釜体内碱液的加热温度在低温和高温之间循环，直至脱壳完成后，冷却降至室温。

单晶高温合金中条纹晶缺陷形成原因研究

单晶高温合金中条纹晶缺陷形成原因研究摘要：单晶高温合金广泛应用于航空、航天及石油化工等领域，但其在高温应力下易产生条纹晶缺陷，影响其使用寿命。

本文主要研究单晶高温合金中条纹晶缺陷形成原因，结合材料学和力学等知识，探析晶体内应力场的分布对条纹晶缺陷的影响，以期为制备低缺陷率的单晶高温合金提供参考。

关键词：单晶高温合金、条纹晶缺陷、应力分析、制备技术Abstract:Single crystal high temperature alloys are widely used in aviation, aerospace, petroleum and chemical industry and other fields. However, under high temperature stress, they are prone to form stripe crystal defects, which affect their service life. This paper mainly studies the formation of stripe crystal defects in single crystal high temperature alloys, and analyzes the influence of stress distribution in the crystal on the defects, combining with materials science and mechanics. It is expected to provide reference for the preparation of single crystal high temperature alloys with low defect rate.Keywords: single crystal high temperature alloy, stripe crystal defect, stress analysis, preparation technology.论文：一、引言单晶高温合金具有良好的高温强度、高温硬度和耐腐蚀性能等优点，广泛应用于航空、航天及石油化工等领域。

单晶高温合金材料的生长与特性研究

单晶高温合金材料的生长与特性研究单晶高温合金材料是一种具有广泛应用前景的材料，它在航空、航天、能源等领域都有重要的应用价值。

然而，要理解单晶高温合金材料的生长与特性，需要从其基本原理开始探讨。

首先，单晶高温合金材料的生长过程是一个复杂的热力学过程。

研究表明，单晶高温合金材料的生长主要受到温度和成分的影响。

在高温环境下，合金材料中的金属元素会发生扩散，从而导致晶体的生长。

同时，材料中的固溶相也会发生相变，影响晶体的生长速率和晶格结构。

其次，单晶高温合金材料的生长过程还受到晶体取向的影响。

研究发现，晶体取向对于晶体生长的控制具有重要意义。

不同取向的晶体在生长过程中会出现不同的生长速率和形态。

晶体取向的控制可以通过控制材料中的缺陷密度和表面活性来实现。

这对于材料的性能和应用具有重要影响。

第三，单晶高温合金材料的特性是与其晶格结构和化学成分密切相关的。

研究发现，晶体结构的改变会显著影响材料的力学性能和耐高温性能。

不同晶面的排列方式会导致晶体的结构差异，从而影响材料的性能。

此外，合金材料中的化学成分也会影响材料的力学性能和耐腐蚀性能。

研究人员通过调整合金中金属元素的含量和类型，来优化材料的性能。

最后，单晶高温合金材料的研究进展还需要进一步突破。

目前，针对单晶高温合金材料的生长与特性研究主要集中在实验和理论两个方面。

实验上，研究人员通过先进的合金制备技术和先进的材料表征手段，来研究材料的生长过程和特性变化。

理论上，研究人员通过模拟和理论计算，来揭示材料的生长机制和特性变化规律。

综上所述，单晶高温合金材料的生长与特性研究是一个复杂而具有挑战性的领域。

通过深入研究材料的生长过程和特性变化规律，可以优化材料的性能和应用。

未来的研究工作还需要进一步加强实验和理论的结合，以推动单晶高温合金材料的研究进展，为相关行业的发展提供支持和保障。

单晶叶片基体表面微裂纹成因分析

收稿日期：2021-10-07基金项目：航空动力基础研究项目资助作者简介：李青（1982），男，硕士，高级工程师。

引用格式：李青，张倩，李艳明，等.单晶叶片基体表面微裂纹成因分析[J].航空发动机，2023，49（6）：158-163.LI Qing ，ZHANG Qian ，LI Yanming ，et al.Microcracks analysis of matrix surface of single crystal blade[J].Aeroengine ，2023，49（6）：158-163.航空发动机Aeroengine单晶叶片基体表面微裂纹成因分析李青，张倩，李艳明，王全，张开阔（中国航发沈阳发动机研究所，沈阳110015）摘要：单晶高温合金是制造先进航空发动机涡轮叶片的主要材料，其优异性能主要来源于消除了与主应力轴垂直的晶界，而单晶材料中如果出现再结晶会显著降低其高温力学性能。

为探究发动机单晶涡轮导向叶片试验后在叶身前缘下缘板R 区产生裂纹的原因，利用视频显微镜、金相显微镜和扫描电镜等手段对裂纹截面组织进行宏、微观分析，明确了R 区的宏观裂纹为抗氧化涂层裂纹，宏观裂纹附近的叶片基体存在由于叶片表面胞状再结晶晶界开裂所引起的微裂纹。

结果表明：单晶叶片表面产生胞状再结晶主要与叶片抛光、吹砂等修整过程中引入的塑性变形及后续的钎焊工艺有关；抗氧化涂层的开裂促进了胞状晶晶界的开裂；通过对导向叶片的多个截面组织进行对比分析，发现高温能够加速胞状再结晶的晶界开裂。

关键词：涂层裂纹；基体微裂纹；胞状再结晶；晶界开裂；单晶叶片；航空发动机中图分类号：V263.6文献标识码：Adoi ：10.13477/ki.aeroengine.2023.06.024Microcracks Analysis of Matrix Surface of Single Crystal BladeLI Qing ，ZHANG Qian ，LI Yan-ming ，WANG Quan ，ZHANG Kai-kuo （AECC Shenyang Engine Research Institute ，Shenyang 110015，China ）Abstract ：The excellent mechanical properties of single crystal superalloys mainly result from the elimination of grain boundaries per⁃pendicular to the principal stress axis,which is the main material for manufacturing advanced aeroengine turbine blades.However,if re⁃crystallization occurs in single crystal materials,its high-temperature mechanical properties will be significantly reduced.In order to inves⁃tigate the causes of the cracks in the R region of the hub side endwall near the leading edge of the single crystal turbine guide vane after the test,the crack sections were analyzed by macro and micro analysis utilizing video microscope,metalloscope,and SEM.It was found that themacroscopic cracks in the R region were anti-oxidation coating cracks,and there were microcracks in the blade matrix near the macroscop⁃ic cracks caused by the cracking of cellular recrystallization grain boundaries on the blade surface.The results show that cellular recrystalli⁃zation on the surface of single crystal blades is mainly related to the plastic deformation introduced in the dressing process such as polish⁃ing,sandblasting and the subsequent brazing process.The cracking of the anti-oxidation coating promoted the matrix cracking of the cellu⁃lar recrystallization grain boundary.Through comparative analysis of multiple cross-section metallographic structures of the guide vane,it was found that high temperature can accelerate the cracking of the cellular recrystallization grain boundary.Key words ：coating cracks ；microcracks of matrix ；cellular recrystallization ；grain boundary crack ；single crystal blade ；aeroengine0引言涡轮叶片作为航空发动机关键部件，长期服役在高温环境下，接受复杂的应力应变考验，是工况条件最恶劣的航空零件之一[1-3]。

高温合金真空电弧重熔过程中白斑缺陷的成因研究

高温合金真空电弧重熔过程中白斑缺陷的成因研究
本文旨在探究高温合金真空电弧重熔过程中白斑缺陷产生的原因。

首先介绍了高温合金的应用背景及其特点，然后分析了真空电弧重熔过程中的热力学变化和物理化学反应，最后详细阐述了白斑缺陷的成因：高温合金中的钛、铝等元素与氧、氮、碳等杂质相互作用，形成了TiO和AlN等化合物，导致材料中的氮和碳浓度降低，从而形成白斑缺陷。

针对这一问题，还提出了一些解决方案和改进措施，如通过控制熔池温度和压力等条件来减少杂质含量，加入适量的稀土元素等。

本文对于高温合金真空电弧重熔工艺的优化和缺陷控制具有一定的参考价值。

- 1 -。