《表1 试样的结构特征和铸造条件》

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《二次枝晶取向对镍基高温合金晶粒竞争生长行为的影响》

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实验所用材料为第一代单晶高温合金SRR99，其名义化学成分（质量分数，%）为：Cr 8.4，Co 5.0，W9.5，Al 5.5，Ti 2.1，Ta 2.8，C 0.015，Ni余量。为了保证浇铸合金和籽晶的成分相同，籽晶也为SRR99合金。为了保证试样中所有晶粒的一次枝晶位于平行的纵平面上，所有籽晶从同一块单晶板上切取，每个籽晶的长宽高为8 mm×8 mm×20 mm。籽晶的摆放方式如图2所示，晶粒A1和A2的一次枝晶平行于热流方向，被称为择优取向的晶粒；晶粒B的一次枝晶与热流方向成一定夹角，被称为非择优取向的晶粒。晶粒A1、A2和B与热流方向的夹角分别为θA1、θA2和θB，其具体数值如表1所示。图2a中的双晶（表1中的Exp.Ⅰ）用于研究一次取向相同时二次取向对晶粒竞争生长的影响。在Exp.Ⅰ中，晶粒A1和A2的一次取向相同，晶粒A1的二次取向不变始终为0°，而晶粒A2的二次取向从0°到45°逐渐增大。为了研究二次取向对汇聚晶粒和发散晶粒竞争生长的影响，制备了同时包括汇聚和发散的三晶试样。这样的制备方法不仅可以保证汇聚生长和发散生长的凝固条件一致，还可以节约实验成本和缩短实验周期。本工作设计了3组相邻晶粒的二次晶界角变化的三晶试样，如图2b所示。根据晶粒A1/A2和晶粒B的相对位置关系，晶粒A1和B为汇聚双晶，而晶粒B和A2为发散双晶。表1中的Exp.Ⅱ、Exp.Ⅲ和Exp.Ⅳ3种情况中，相应的晶粒A1、B和A2的一次取向相同（分别为0°±1°、17°±1°和0°±1°），而相应的二次取向不同：Exp.Ⅱ中3个晶粒的二次取向相同，均为0°；Exp.Ⅲ和Ⅳ中3个晶粒的二次取向不同，相邻晶粒的二次取向差为45°。通过系统研究图2中所示的双晶和三晶试样的组织结构演化，可以全面而深入地分析晶粒的竞争生长。