通過(guò)定向凝固工藝鑄造的單晶高溫合金由于具有優(yōu)異的抗蠕變性能和抗疲勞性能，如今在航空發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是渦輪葉片上的應(yīng)用十分廣泛。然而單晶高溫合金并非一般意義上的單晶，在定向凝固時(shí)，由于元素偏析造成的成分過(guò)冷將導(dǎo)致樹枝晶的形成。枝晶形態(tài)以及枝晶臂距是影響合金組織中的溶質(zhì)元素偏聚以及枝晶間第二相尺寸和共晶相數(shù)量的重要因素，因而對(duì)合金性能存在影響。對(duì)于同一成分的合金，定向凝固組織中的一次枝晶臂距由凝固速率和凝固界面溫度梯度控制。然而由于枝晶生長(zhǎng)具有鮮明的晶體學(xué)特征，定向凝固方向的晶體學(xué)取向?qū)⒂绊懼螒B(tài)以及枝晶間距。有研究表明，在鎳基單晶高溫合金中，凝固方向偏離[001]取向?qū)?dǎo)致枝晶的二次分枝不對(duì)稱，不對(duì)稱程度隨一維擇優(yōu)的[001]取向與定向凝固方向偏離角度的增大而增大。在一個(gè)包含凝固方向偏離角度一次枝晶臂距模型中，研究計(jì)算得出，一維擇優(yōu)的[001]取向與宏觀定向凝固方向偏離越遠(yuǎn)，一次枝晶臂距越小。另有研究表明，沿[001]，[011]和[111]取向凝固的單晶高溫合金中，枝晶形態(tài)表現(xiàn)出了明顯的差異，且一次枝晶臂距隨這三個(gè)取向依次增大。這些研究表明，凝固方向?qū)χУ纳L(zhǎng)形態(tài)存在明顯影響，然而在分析凝固方向?qū)σ淮沃П劬嗟挠绊憰r(shí)，卻忽略了枝晶形態(tài)的改變有可能對(duì)一次枝晶臂距造成的影響。另外，對(duì)于沿[011]和[111]取向凝固的合金，還需進(jìn)一步研究枝晶形態(tài)的形成過(guò)程。現(xiàn)已有研究以一種鑄造單晶高溫合金為基礎(chǔ)，研究了沿不同晶體取向凝固的單晶高溫合金中的枝晶生長(zhǎng)形態(tài)及一次枝晶臂距的變化規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)材料采用一種現(xiàn)役的一代鎳基單晶高溫合金。在選晶法制備出的[001]取向的單晶試樣中加工出6種具有不同晶體取向的籽晶，其軸向的晶體取向分別：[001]取向；介于[001]取向與[011]取向之間，且與[001]的取向差分別為7°,15°和25°；[011]取向；[111]取向。在真空定向凝固爐中通過(guò)底部籽晶法分別制備出6種對(duì)應(yīng)取向的圓柱狀單晶試棒，凝固方向沿籽晶的軸向，并與試棒軸向重合。各試棒凝固參數(shù)均一致。

用H2O2+HCl對(duì)所有鑄態(tài)試棒表面進(jìn)行低倍腐蝕，以保證實(shí)驗(yàn)用試樣全為單晶。根據(jù)單晶定向切割的方法，確定單晶試樣中各(100)晶面的空間方位，并參考凝固方向進(jìn)行晶體取向坐標(biāo)約定，然后在各取向的試樣中分別切割出對(duì)應(yīng)晶面。對(duì)每個(gè)解剖面進(jìn)行金相打磨與拋光，使用H3PO4+H2SO4+HNO3進(jìn)行電解腐蝕，最后在金相顯微鏡下觀察單晶試樣在各解剖面上的枝晶形態(tài)，并使用定量顯微圖像儀統(tǒng)計(jì)不同取向試樣在(001)面上的一次枝晶臂距。

在脈沖電流源的作用下，MAO負(fù)載具有容性負(fù)載特性，其對(duì)脈沖電源的響應(yīng)就是氧化膜層等效電容的充放電過(guò)程。在脈沖微弧氧化的負(fù)載特性定量分析的場(chǎng)合，采用測(cè)量電壓電流波形、參數(shù)擬合的方法對(duì)等效電路模型進(jìn)行定量分析，模型參數(shù)隨氧化時(shí)間呈現(xiàn)規(guī)律性變化。微弧氧化過(guò)程由普通陽(yáng)極氧化階段和微弧氧化階段構(gòu)成。在初期的普通陽(yáng)極氧化期間，脈沖電源的負(fù)載等效電路由電阻和一個(gè)直流電壓源相串聯(lián)構(gòu)成；火花放電和微弧放電階段脈沖電源的負(fù)載等效電路可以表示為電阻和一個(gè)電容和電阻的并聯(lián)結(jié)構(gòu)相串聯(lián)，整個(gè)電流脈沖周期內(nèi)先后發(fā)生微弧放電過(guò)程和消弧過(guò)程，分別與雙電層電容充電和放電過(guò)程相對(duì)應(yīng)。經(jīng)過(guò)仿真分析，本工作建立的MAO脈沖電源負(fù)載等效電路模型及其定量表征是合理的，它可為解決脈沖電源與MAO負(fù)載間的匹配問(wèn)題提供理論支持。(欣然)