镍基高温合金GH4282的凝固和偏析行为
镍基高温合金因具有较高的高温强度，良好的高温抗氧化、抗腐蚀、抗蠕变、抗疲劳性能以及较高的断裂韧性和塑性等综合性能，在航空航天、电力、石油化工、交通运输等工业领域均有较为广泛的应用。
为了满足现代科学技术的发展对材料日益提高的性能要求，需要在己有高温合金基础上，通过成分调整进一步提高此类合金的使役性能。GH4282合金（国际对应牌号为Haynes 282）就是为了满足这一需求而研制的新型时效强化型镍基高温合金。该合金具有良好的热稳定性以及优异的焊接性能和可加工性，在 649、927 ℃温度范围内，其蠕变强度超过Waspaloy合金，接近R·41合金。GH4282合金产品形式包括板材、棒材、管材、丝材、带材、极薄带、锻件以及型材等，适用于制作航空发动机和地面燃气轮机的热端部件。因其具有优异的综合性能，己成为700 ℃ 先进超超临界机组重要的候选材料之一。
GH4282合金的合金化程度高，含有较多的co、 cr、MO、Ti等合金元素，在凝固过程中由于存在液固相间的溶质分凝，不可避免地会产生元素偏析，甚至析出有害相。凝固组织均匀性显著影响合金后续的加工、热处理工艺以及服役性能。元素的偏析行为直接决定凝固后的组织结构，对合金所能承受的高温极限等有很大的影响，是工业生产中不容忽视的问题之。因此，研究合金的凝固过程及元素偏析行为，从而制定合理的均匀化制度以有效消除铸态组织中的有害相，对提高材料的性能有非常重要的实际意义。
作为一种新型合金，目前对GH4282的研究主要集中在热处理和焊接过程中的组织特征演化，组织稳定性以及力学行为、氧化行为及热物理性能等方面，而有关其凝固过程和元素偏析行为的研究却鲜有报道。为了更好地控制GH4282合金的组织性能，满足更严苛的服役要求，本工作系统研究了GH4282合金的铸态组织、凝固过程和元素偏析行为。
合金成分作为Thermo-calc软件的输入条件，计算得到GH4282合金平衡相析出量与温度的关系，如图所示。计算结果表明，合金的初熔温度和终熔温度分别为1261和1350 ℃，凝固温度范围为89 ℃。液相凝固时，只有心少量的MC型碳化物和M3B2型硼化物形成。其它平衡析出相，如MC、M6C和3C6型碳化物等，均在固相析出。主要强化相/的开始析出温度为1007 ℃，400 ℃时其平衡质量分数约为25％。 MC和M6C的析出温度范围分别为1046、1295 ℃和 808、1210 ℃。M3B2在1261 ℃附近由液相中凝固析出，而M23C6在1060 ℃通过固相转变析出。当温度分别降至841和809 ℃以下时，开始析出。
