單晶高溫合金定向凝固過程中石英玻璃柱型芯的蠕變行為

姜衛國, 韓東宇, 董 琳, 李凱文, 趙德彪, 王瑞春,任玉艷, 李 強, 李延昭

（1．濰坊科技學院 機電信息學部，山東 濰坊 262700；2．濰坊市先進動力系統用熱端材料及單晶部件制備重點實驗室， 山東 濰坊 262700；3．上海大學 材料科學與工程學院，上海 200444；4．中國科學院金屬研究所， 沈陽 110016）

航空發動機及燃氣輪機的高性能要求，迫切需要提高發動機進口溫度，即提高葉片的承溫能力。提高葉片承溫能力主要有兩種途徑：一是提高材料本身的承溫能力，二是采用氣體冷卻技術。

單晶高溫合金中由于含有更多的錸、鎢、鉭、鉬等難熔強化元素，具有較高的承溫能力，但是已接近材料的極限溫度。同時，單晶葉片中凝固缺陷出現幾率也明顯增加[1]，這直接導致葉片制備成本的提高并存在安全隱患，而采用了氣體冷卻技術的空心葉片可以暴露在更高的來流溫度下并在遠超其材料熔點的溫度下仍能安全運轉[2]。

早期空心葉片多采用等軸晶鑄造方式制備，內腔冷卻通道結構簡單，高溫作用時間短，一般為幾十秒，固采用石英玻璃柱（管）作為型芯。隨著葉片內腔結構的復雜化，采用定向凝固方式制備高溫合金葉片只能形成簡單內腔結構的石英玻璃柱（管）已無法滿足實際要求，目前多采用二氧化硅基陶瓷型芯或氧化鋁基型芯形成葉片內腔結構。其中，二氧化硅基陶瓷型芯具有較好的綜合力學性能及良好的可溶除性，在工業上獲得了廣泛應用，相關的研究最多并取得了明顯的進展：如組成成分與含量對型芯性能的影響[3-6]、型芯組織演化過程[7-9]、型芯制備工藝[10-11]、型芯高溫蠕變行為[12-15]等。……