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高温合金铸造(casting superalloy)
使用精密铸造进行成型的工艺，是高温合金材料制备工艺之一。铸造高温合金在航空、航天和能源领域得到愈来愈广泛的应用。铸造高温合金的主要生产工艺是真空冶炼和熔模精密铸造工艺。
熔模精密铸造虽是一种古老的金属成形工艺，但至今仍是生产优质铸件，尤其是生产复杂形状和薄壁铸件的重要工艺。现代精密铸造的主要特点是：(1)最终产品的精确尺寸与显微组织控制相结合，以获得良好的、再现性强的力学性能，其典型代表是航空发动机的空心冷却定向凝固或单晶涡轮叶片，采用无余量精密铸造，定向凝固或单晶工艺制备。(2)在保持性能改善的同时，不断提高铸件的完整性、精确性和增大尺寸，例如航空发动机的大型机匣结构件。(3)精密铸造工艺向难变形合金推广，如钛合金精铸件。(4)与其他工艺竞争，保持其经济性的优势。
精密铸造工艺最终以获得最佳性能的成形铸件为目标。为此，减少铸件的缺陷和控制铸件的显微组织是达到上述目标的主要途径，同样也是高温合金精密铸造工艺的主要特点。事实证明，减少铸件的缺陷能改善性能，经真空冶炼母合金、真空铸造和热等静压处理的铸件，最佳性能可与同类变形高温合金相比拟，断裂从表面开始，而不是由缺陷起源。
铸件缺陷的来源和控制铸件的力学性能变化通常与各种缺陷相关，例如外来夹杂物、疏松和偏析夹杂物。夹杂物和缩孔是断裂源，并促进裂纹的扩展，导致疲劳和低温断裂抗力的下降；偏析夹杂物可削弱铸件的晶界，引起由冷却应力造成的热裂或低应变的提早断裂。因此，减少铸件缺陷应优先考虑夹杂物、疏松和偏析夹杂物。
夹杂物铸件中的夹杂物有多种来源：从坩埚和炉体带入非金属夹杂，通过精心操作和选择坩埚和铸型材料予以控制；液态金属与大气反应生成的夹杂物，可以通过真空冶炼来避免；母合金中的夹杂物通过二次重熔、过滤器来控制。
疏松一是来自凝固金属的体积收缩，一是来自溶入金属中的气体的逸出。合金的成分、铸造工艺参数对疏松的形成有明显的影响。按照流体流动和热交换的基本原理，铸件中显微疏松程度随合金凝固范围的平方呈赞陛增加的关系。通过铸型设计，保持液态金属的正压力，进行有效的补缩，可明显减少疏松。
另外两种控制和消除疏松的方法也正在扩大应用：(1)净化金属减少疏松。疏松和夹杂物是密切相关的，成核对气泡的形成是重要的。试验证明，由于溶体中存在第二相而使缩孔加大且不均匀成核，纯净合金确实少疏松。(2)热等静压消除疏松。铸件的复杂性和生产规模的增长，都意味着疏松是不可避免的。热等静压作为收缩疏松的逆现象，有效地闭合了疏松，已成为许多精铸件生产工艺中的组成部分。热等静压对各种镍基铸造高温合金蠕变性能的影响研究表明，低于’700C时性能改善显著，而在高温条件下，仅减小了数据分散度，并未提高性能。
偏析夹杂物铸造高温合金对微量(10“级)杂质较变形高温合金更为敏感。铸造合金在平衡条件下凝固，低熔点的金属夹杂聚集在最后凝固的枝晶间，分布在晶界，其浓度大大超过变形高温合金均匀分布的平均值，严重地影响铸件的力学性能，主要是降低中、高温塑性。一般来说，通过严格的合金规范，采用真空冶炼以避免和减少夹杂物的偏析，防止特殊有害元素的出现。
铸件显微组织的控制主要包括晶粒形态和尺寸控制、枝晶组织控制和铸态相析出的控制。
晶粒形态和尺寸控制精密铸件的最佳晶粒形貌和尺寸对铸件的用途很敏感，制作的燃气涡轮叶片的主要力学性能，如蠕变、低周疲劳和热疲劳都以不同方式与晶粒度有关。蠕变性能可由大的拉长的柱状晶直到无晶界单晶而得到提高，而小的等轴晶则改善低温拉伸和疲劳性能，柱状晶和单晶改善和控制应变低周疲劳和热疲劳性能。现代精密铸造技术已有可能在一个复杂的铸件上按不同部位的要求，将不同形貌的晶粒组合在一起。
高温合金的结晶组织决定于合金的凝固热，而凝固热决定于凝固时间和结晶间隔。在其他条件相同时，凝固时释放的热量愈多，则晶粒愈大。晶粒尺寸的控制，一方面是通过定向凝固工艺而获得柱状晶和单晶(见定向凝固铸造高温合金和单晶铸造高温合金)；另一方面则是细晶铸造，其工艺方法是：(1)采用适当化合物颗粒作为熔体的孕育剂，如氧化钴表面孕育细化工艺。(2)凝固过程中的震动使晶粒细化，枝晶凝固合金通过碎化枝晶和在碎枝晶上形核而获得细晶组织。(3)控制凝固条件，在过冷熔体中获得均匀成核。当G／R值小于临界值，即凝固速度R增大，温度梯度G减小的高冷却速度可制取细晶。燃气涡轮整体转子铸件采用强制冷却和震动工艺获得超细等轴晶，并通过铸后的热等静压处理消除显微疏松。
枝晶组织控制  普遍使用的高温合金是枝晶生长的。枝晶的形貌和尺寸完全取决于工艺参数：温度梯度G和凝固速度R。枝晶的性质影响显微疏松和晶核的发生，进而影响力学性能。
枝晶尺寸对合金力学性能有很大影响，细化枝晶可改善IN939合金(美国)的塑性，细枝晶的定向凝固Mar—M246合金(美国)的持久性寿命提高两倍，不同枝晶尺寸的单晶合金具有不同的高周疲劳性能。
铸态相析出的控制 许多铸造高温合金不进行热处理而直接使用，因此控制铸态析出相是非常重要的，这主要是控制铸件凝固时和凝固后的冷却速度。为此，发展了一种典型铸件的热模型方案，以金属与铸型的平衡温度曲线来表示，控制金属与铸型的温度平衡来改变铸件的冷却速度，进而控制铸态析出相的尺寸、形貌，影响铸件的性能。一般是，较慢的冷却速度有利于铸态中温性能，而较快的冷却有利于铸态高温性能。因3]4此，适当控制浇铸条件，使铸件在凝固和冷却过程中的不同温度范围内保持最佳冷却速度，就能获得高、中温的最佳综合性能。当然，这对一定尺寸的试棒是可以的；但当铸件的形状、尺寸复杂时，最佳冷却速度和最佳综合性能的控制是难以实现的。