铸件微观组织的控制途径

用二次枝晶间距的大小来表示微观组织的细化程度。二次枝晶间距d 2的大小见式（8-38）。在合金化学成分一定的条件下，二次枝晶间距由“局部凝固时间τf”或“局部冷却速度G L R”决定。G L R越大，τf越小，则二次枝晶间距d 2越小。

图8-67　生产单晶体叶片的铸型(https://www.daowen.com)

1—叶片型腔；2—螺旋生长器；3—形核空腔；4—水冷结晶器

用高冷却速度或极短的局部凝固时间来减小合金的枝晶间距，提高合金的性能，一直是人们极为关注的研究课题。在铸造生产中，对铸件实行强制冷却、采用冷铁、采用水冷金属型、向浇注的合金液中加入“微型内冷铁”的悬浮铸造法等，均有利于缩小枝晶间距。但在铸造实践中，要想把成型铸件的冷却速度提高10倍（一个数量级），几乎是做不到的，因此难于对成型铸件的微观组织实行有效的控制。现代金属研究中，把金属或合金液雾化成极微细的粉末，或在高速回转的筒形金属型表面上铸出极薄的合金“纸带”，用上述方法可达到极高的金属冷却速度和极短的凝固时间。所制成的金属粉末和薄带中，二次枝晶间距极小。在极高的冷却速度下，可获得非晶态的金属微粒或薄片，具有很高的机械性能。