晶粒细化剂对K403合金返回料微观组织及持久性能的影响

李子航，喻石亚2，郑行2，刘锋，吴凯西，谭黎明，谭诗薪2，郝新2，黄岚

（1.中南大学 粉末冶金研究院，长沙 410083；2.中国航发南方工业有限公司，湖南 株洲 412000）

镍基高温合金是主要应用于航空发动机以及燃气轮机中核心热端部件的关键材料，具有优异的综合力学性能，包括优异的屈服强度、抗拉强度、持久蠕变性能、抗疲劳性能以及抗腐蚀性能[1]。K403合金是一种沉淀相强化等轴晶高温合金，主要应用于服役温度为1000 ℃以下的燃气涡轮发动机导向叶片及其他零件。K403合金具有成本低、较好的高温强度、抗疲劳性能等特点，因此应用广泛。由于合金铸造生产过程中易因精铸件叶片的成品率低而产生大量废料，对K403合金返回料的微观组织和力学性能研究具有重要意义。

近年来针对高温合金返回料的研究主要集中于返回料比例、回熔次数、浇注温度、造型方式对合金微观组织及性能的影响以及成分调控与净化等方面[2—7]。目前晶粒细化剂的相关研究建立了细化剂的细化作用机理[8—10]。文中主要研究了晶粒细化剂对晶粒K403合金返回料微观组织及持久性能的影响，同时筛选最佳的浇注工艺参数。

1 实验

选用K403合金50%返回料母合金，合金成分如表1所示。合金通过真空感应炉进行重熔，并浇注成熔模铸造试棒，根据浇注工艺的不同（浇注温度为1420，1460，1490，1520 ℃）、晶粒细化剂（有与无），制备了8组合金铸件。采用空壳造型，型壳的面层为锆英石粉+硅溶胶的浆料，挂刚玉砂，而第2—6层为莫来石粉+硅溶胶的浆料，挂莫来石砂，填砂材料为铝矾土熟料砂。……