通过定向凝固工艺铸造的单晶高温合金由于具有优异的抗蠕变性能和抗疲劳性能，如今在航空发动机，尤其是涡轮叶片上的应用十分广泛。然而单晶高温合金并非一般意义上的单晶，在定向凝固时，由于元素偏析造成的成分过冷将导致树枝晶的形成。枝晶形态以及枝晶臂距是影响合金组织中的溶质元素偏聚以及枝晶间第二相尺寸和共晶相数量的重要因素，因而对合金性能存在影响。对于同一成分的合金，定向凝固组织中的一次枝晶臂距由凝固速率和凝固界面温度梯度控制。然而由于枝晶生长具有鲜明的晶体学特征，定向凝固方向的晶体学取向将影响枝晶形态以及枝晶间距。有研究表明，在镍基单晶高温合金中，凝固方向偏离[001]取向将导致枝晶的二次分枝不对称，不对称程度随一维择优的[001]取向与定向凝固方向偏离角度的增大而增大。在一个包含凝固方向偏离角度一次枝晶臂距模型中，研究计算得出，一维择优的[001]取向与宏观定向凝固方向偏离越远，一次枝晶臂距越小。另有研究表明，沿[001]，[011]和[111]取向凝固的单晶高温合金中，枝晶形态表现出了明显的差异，且一次枝晶臂距随这三个取向依次增大。这些研究表明，凝固方向对枝晶的生长形态存在明显影响，然而在分析凝固方向对一次枝晶臂距的影响时，却忽略了枝晶形态的改变有可能对一次枝晶臂距造成的影响。另外，对于沿[011]和[111]取向凝固的合金，还需进一步研究枝晶形态的形成过程。现已有研究以一种铸造单晶高温合金为基础，研究了沿不同晶体取向凝固的单晶高温合金中的枝晶生长形态及一次枝晶臂距的变化规律。
实验材料采用一种现役的一代镍基单晶高温合金。在选晶法制备出的[001]取向的单晶试样中加工出6种具有不同晶体取向的籽晶，其轴向的晶体取向分别：[001]取向；介于[001]取向与[011]取向之间，且与[001]的取向差分别为7°,15°和25°；[011]取向；[111]取向。在真空定向凝固炉中通过底部籽晶法分别制备出6种对应取向的圆柱状单晶试棒，凝固方向沿籽晶的轴向，并与试棒轴向重合。各试棒凝固参数均一致。
用H2O2+HCl对所有铸态试棒表面进行低倍腐蚀，以保证实验用试样全为单晶。根据单晶定向切割的方法，确定单晶试样中各(100)晶面的空间方位，并参考凝固方向进行晶体取向坐标约定，然后在各取向的试样中分别切割出对应晶面。对每个解剖面进行金相打磨与抛光，使用H3PO4+H2SO4+HNO3进行电解腐蚀，最后在金相显微镜下观察单晶试样在各解剖面上的枝晶形态，并使用定量显微图像仪统计不同取向试样在(001)面上的一次枝晶臂距。
在脉冲电流源的作用下，MAO负载具有容性负载特性，其对脉冲电源的响应就是氧化膜层等效电容的充放电过程。在脉冲微弧氧化的负载特性定量分析的场合，采用测量电压电流波形、参数拟合的方法对等效电路模型进行定量分析，模型参数随氧化时间呈现规律性变化。微弧氧化过程由普通阳极氧化阶段和微弧氧化阶段构成。在初期的普通阳极氧化期间，脉冲电源的负载等效电路由电阻和一个直流电压源相串联构成；火花放电和微弧放电阶段脉冲电源的负载等效电路可以表示为电阻和一个电容和电阻的并联结构相串联，整个电流脉冲周期内先后发生微弧放电过程和消弧过程，分别与双电层电容充电和放电过程相对应。经过仿真分析，本工作建立的MAO脉冲电源负载等效电路模型及其定量表征是合理的，它可为解决脉冲电源与MAO负载间的匹配问题提供理论支持。(欣然)


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