定向铸造镍基高温合金Hf夹杂的特征及成因

采用扫描电镜、透射电镜和能谱技术，详细分析DZ125和DZ22镍基高温合金中富Hf夹杂物的形貌、结构及成分，开展不同Hf添加量的镍基合金凝固组织特征的模拟实验探究，阐明Hf夹杂物的形成机理。结果表明：DZ125和DZ22合金铸件的边缘均存在不规则形态的夹杂物，其中白亮夹杂物为HfO₂,与之伴生的灰色夹杂物中含有Al₂O₃。镍基高温合金中的Hf元素聚集倾向强，Hf含量较高时可形成百微米以上的大尺寸富Hf相，随着Hf含量降低，富Hf相减小且分布更为均匀。高温下Hf与熔体中的氧、陶瓷型壳/型芯氧化物具有高的自发反应驱动力，当Hf分散不充分时，Hf倾向于向氧化物陶瓷相/熔体的界面聚集，在高温下与陶瓷中的Al₂O₃和硅溶胶黏结剂中的SiO₂发生反应，从而导致铸件表层HfO₂夹杂物的形成。