第一篇：明礬單晶的研究

明礬單晶、硫酸銅單晶研究成果

我們是一家專門研制各種單晶的專業機構，在1986年我機構已成功生長出完全透明的正八面體明礬單晶并成功推廣到全國各大、中院校，用于教學觀摩，并得到一致好評，清華大學，上海交通大學特來信給予高度評價。

目前我機構正在研制硫酸銅單晶體，技術已趨成熟，根據目前獲得的硫酸銅單晶體實物我們可以初步肯定，硫酸銅單晶體為藍．．．．．．．．色，透明的長方體。．．．．．．．．．

現將明礬單晶體實物通過照片形式與大家分享。

第二篇：替代明礬的研究

以淀粉為主料，采用食品級海藻酸鈉和無水氯化鈣來替代明礬作為添加劑，以保證粉條的可加工性和韌性；高鈣營養粉條可采用現有的加工方法加工。

本發明摒棄了傳統工藝中必須采用的明礬，以純天然的食品添加劑作為替代品，同時加入了人體易吸收鈣，使粉條成為一種具有營養保健功能的大眾食品。

添加辦法：

高鈣營養粉條，其特征是以淀粉為主料，采用食品級海藻酸鈉和無水氯化鈣來替代明礬作為添加劑，以保證粉條的可加工性和韌性；按重量單位“份”計的配方為：淀粉：100份，水：100-120份，海藻酸鈉（400-500粘度）：1-3份，無水氯化鈣：0.1-1份。含海藻的粉條是一種含海藻類（海藻酸鈉）的粉條，其特點是將海藻酸鈉和淀粉按一定的比例混合、蒸熟、干燥，最后切割成所要求的粉絲和粉條制品。本

制品含有豐富的人體所必需的微量元素，特別是含有較多的碘和鈣，對預防和治療甲狀腺、缺碘等疾病均有功效，是一種口味鮮美、食用和貯存方便、老少皆宜的營養價值較高的保健食品。

紅薯粉條加工疑難解決辦法紅薯粉條加工中常出現“斷條”、“起沫”、“白條糠心”和“并條”，其原因解決如下：

一、斷條，具體原因有： 1.淀粉質量差，甚至發霉，失去原淀粉應有的糊性，尤其用劣質淀粉打芡更易斷條，2.和面后面團放置時間過長，使面團溫度降低，芡逐漸老化，影響面團的延展性即“走芡”。解決辦法：

1.絕對不應用劣質淀粉打芡。

2.若因面團水分大，含芡量低，可用鍋打一部分含水量低的芡兌入，若面團水份量太大，適當加些干淀粉，再經試驗正常后再繼續漏粉。明智的消費者絕不應因為某種食品標記“無糖”，就放縱自己吃掉這些本來營養價值不高的食物和飲料。有些無糖食品如無糖牛奶等，其原料來源于動物性食品，糖類含量低，一般不會造成血糖的上升，可按一定的量攝入。追求低糖時尚的健康人，沒有必要一味選擇無糖食品，平時生活中注意別吃太多甜食就行了。

3.在連續漏粉中，除做好面團保溫外，可以另一缸和好的面團中，取部分含水量高的面團重新揣好。

4.為防止走芡可在和好的面團中取八至十分之一，上敷少量溫水，放置保溫處，當出現走芡時馬上兌入揣好。

5.若走芡不重，可以盆中取少量（1.5公斤左右）面團，在漏粉的開水鍋里蘸一下，放回走芡盆里，這樣連做幾次，再重新揣和均勻，經試驗正常后再漏，這叫增芡。6.打芡時可適當加入些食鹽，與海藻酸鈉0.3%-0.5%一起用熱水融化，食鹽0.5%-1.0%，粗粉取低值，細粉取高值，細粉取高值可以增加面團的延展性。

7.添加增韌劑，海藻酸鈉0.3%-0.5%

二、起沫：主要原因是漏粉時水溫較低，粉條不能及時變熟成型導致半糊狀起沫，尤其是淀粉質量差的更易起沫。解決辦法：選好淀粉適當提高水溫使淀粉快出鍋，如起沫可暫時停漏粉，用笊籬撈出起沫及所帶雜質，加少量消沫劑使泡沫較快消失。

三、白條發糠：即在冷凍和晾曬中出現部分變白發糠和運輸貯藏中易碎的現象。主要原因淀粉質量太差，含雜質面團未經抽空密度小，韌性差，冷凍時不適當或冷凍過急，或撈粉池中加麥芽粉過多，影響了老化程度。

解決辦法： 1.對質量差的淀粉凈化處理。2.封嚴冷凍室，冷凍不可急。3.老粉池中麥芽粉不可太多。

4.打芡時可視淀粉情況加海藻酸鈉，用量為0.3%-0.5%

四、并條：原因是面團含芡量少，含水量多，冷卻和老粉池內水溫偏高，麥芽粉加的量偏少，導致不能除凈煮好的已成型粉條的外圍稀淀粉糊，而使這些稀糊互相“結合”。解決辦法：掌握好芡面經和水料比，在老粉池內加入水量萬分之三的麥芽粉。

第三篇：明礬

明 礬(《本經》)

明礬為明礬石的提煉品。主產于安徽、湖北、浙江、福建等地。原礦物為堿性長石受低溫硫酸鹽溶液的作用變質而成，多產于火山巖中。味酸，性寒。歸肺、肝、脾、胃、大腸經。功效解毒殺蟲、燥濕止癢、止血止瀉、清熱消痰。臨床用名有明礬、白礬、苦礬、煅明礬。

【本草匯言】

《神農本草經》：味酸，寒。主治寒熱，泄痢，白沃，陰蝕，惡瘡，目痛，堅骨齒。《日華子本草》：性涼，除風去勞，消痰，止渴，暖水藏，治中風失音，疥癬，和桃仁蔥湯浴，可出汗。

《開寶本草》：味酸，寒，無毒。除固熱在骨髓，去鼻中息肉。歧伯云：久服傷人骨。《湯液本草》：氣寒，味酸，無毒。

《本草》云：主寒熱泄瀉下痢，白沃，陰蝕惡瘡。消痰止渴，除痼熱。治咽喉閉，目痛。堅骨齒。

《藥性論》云：使，有小毒。生含咽津，治急喉痹。《本草經疏》：礬石味酸，氣寒而無毒，其性燥急，收澀解毒，除熱墜濁。蓋寒熱泄痢，皆濕熱所為，婦人白沃，多由虛脫，澀以止脫故也。陰蝕惡瘡，亦緣濕火，目痛多由風熱，除固熱在骨髓，堅齒者，髓為熱所劫則空，故骨痿而齒浮，礬性入骨除熱，故亦主之。去鼻中息肉者，消毒除熱燥濕之功也。

簡誤：白礬，《本經》主寒熱泄痢，此蓋指泄痢久不止，虛脫滑泄，因發寒熱，礬性過澀，澀以止脫，故能主之。假令濕熱方熾，積滯正多，誤用收澀，為害不一，慎之！婦人白沃，多由虛脫，故用收澀以固其標，終非探本之治。除固熱在骨髓，僅可資其引導，若謂其獨用，反有損也。礬性燥急而能劫水，故不利齒骨，齒者骨之余故也。岐伯云：久服傷人骨。故凡陰虛內熱，火熾水涸，發為咽喉痛者，不宜含此。目痛由陰虛血熱者，亦不宜用劫水損骨之藥。

《本草蒙筌》：治病證多能，生煅隨重輕應變。去肉鼻竅中，除痼熱骨髓內。劫喉痹，止目痛，禁便瀉，塞齒疼。洗脫肛澀腸，敷膿瘡收水。稀涎散同皂莢研服，吐風痰通竅神方。蠟礬丸和蜜蠟丸吞，平癰腫護膜要劑。久服損心肺傷骨，為醫亦不可不防。

《藥性解》：味酸，性寒，無毒，入肺、肝二經。主寒熱泄痢，白沃陰蝕，諸惡瘡癬。清喉痹，除目痛，祛固熱，禁泄瀉，收脫肛。同皂莢，可吐風痰；和蜜蠟，能消癰腫。光明如水晶者佳。甘草為使，惡牡蠣，畏麻黃。

按：礬石西方之色，宜入肺家；東方之味，宜歸肝部。肺肝得令，而寒熱諸證可無虞矣。然亦收斂之劑，弗宜驟用。

《本草備要》：澀，燥濕墜痰。

酸咸而寒，性澀而收。燥濕退涎，化痰墜濁，解毒生津，除風殺蟲，止血定痛，通大小便。蝕惡肉，生好肉，除痼熱在骨髓。髓為熱所劫則空，故骨痿而齒浮。治驚癇黃疸，血痛喉痹，齒痛風眼，鼻中息肉，崩帶脫肛，陰蝕陰挺，陰肉挺出，肝經之火。疔腫癰疽，瘰疬疥癬，虎犬蛇蟲咬傷。時珍曰：能吐風熱痰涎，取其酸苦涌泄也；治諸血痛陰挺脫肛瘡瘍，取其酸澀而收也；治風眼痰飲泄痢崩帶，取其收而澡濕也；治喉痹癰蠱蛇傷，取其解毒也。多服損心肺傷骨。寇宗奭曰：劫水故也。書紙上，水不能濡，故知其性劫水也。李迅曰：凡發背，當服蠟礬丸以護膜，防毒氣內攻，礬一兩，黃蠟七錢，溶化和丸，每服十丸，漸加至二十丸，日服百丸則有力。此藥護膜托里、解毒化膿之功甚大，以白礬、芽茶搗末冷水服，解一切毒。甘草為使，畏麻黃，惡牡蠣。生用解毒，煅用生肌。

《本經逢原》：酸澀微寒，無毒。生者多食，破人心肺。

白礬專收濕熱，固虛脫，故《本經》主寒熱泄利，蓋指利久不止，虛脫滑泄，因發寒熱而言。其治白沃陰蝕惡瘡，專取滌垢之用。用以洗之則治目痛，漱之則即堅骨齒。弘景曰：《經》云堅骨齒，誠為可疑，以其性專入骨，多用則損齒，少用則堅齒，齒乃骨之余也。為末，去鼻中肉。其治氣分之痰濕癰腫最捷，侯氏黑散用之，使藥積腹中，以助悠久之功，故蠟礬丸以之為君。有人遍身生瘡如蛇頭，服此而愈。甄權生含咽津，治急喉痹，皆取其去穢之功也。若濕熱方熾，積滯正多，誤用收澀，為害不一。岐伯言久服傷人滑。凡陰虛咽痛，誤認喉風；陰冷腹痛，誤認臭毒，而用礬石，必殆。

《本草崇原》：礬石以水煎石而成，光亮體重，酸寒而澀，是稟水石之專精，能肅清其穢濁。主治寒熱泄痢白沃者，謂或因于寒，或因于熱，而為泄痢白沃之證。礬石清滌腸胃，故可治也。陰蝕惡瘡者，言陰盛生蟲，肌肉如蝕，而為惡瘡之證，礬石酸澀殺蟲，故可治也。以水煎石，其色光明，其性本寒，故治目痛。以水煎石，凝結成礬，其質如石，故堅骨齒。

《本草求真》：［批］逐熱痰，下泄上涌。

白礬專入脾。氣味酸寒，則其清熱收熱可知。何書又言燥痰，若于寒字相悖；書言能治風痰，若于收字澀字相殊，不知書之所云能燥痰者，非其氣味溫熱，而可以燥而即化，實以收其燥濕初起，使之下墜，不使留滯而不解也。泄即是收。且其酸而兼咸，則收澀之中，尚有追涎逐降之力，非即不燥之燥乎。所謂能治風痰者，其酸苦涌泄，兼因風邪初客，合的皂類等味研服，則能使之上涌，豈其風熱歷久，深入不解，即可以上涌乎。是以風痰泄痢崩帶，用此以收即愈；收。諸血脫肛陰挺，肝火。崩帶風眼，痰飲瘡瘍，用此以澀即效；澀。喉痹癰疽、蛇傷蠱毒。用此酸寒以解即除。酸。治雖有四，然總取其酸澀寒咸為功，以為逐熱去涎之味，但暫用則可，久服則于精血有損。宗奭曰：損心肺卻水故也。水化書紙上，干則水不能濡，故知其性卻水，李迅《癰疽方》云：凡人病癰疽發背，不問老少，皆宜服黃礬丸，服至一兩以上，無不作效，最止疼痛，不動臟腑，活人不可勝數。用明亮白礬一兩，生研，以好黃蠟七錢溶化，和丸梧子大，每服十丸，漸加至二十丸，熱水送下。如未破則內消，已破即便合。如服金石發瘡，以白礬末酒服即效。古言服損心肺傷骨，義根于是，豈正本求源之治歟。

《得配本草》：礬石即白明礬，甘草為之使。畏麻黃，惡牡蠣。

酸、咸，澀，入肝肺二經。燥濕，解毒，殺蟲墜濁，追涎化痰，除風去熱，止血定痛。蝕惡肉，生好肉，險痼熱在骨髓。治驚癇喉痹、風眼齒痛、鼻中息肉、脫肛漏下、陰挺陰蝕、疔毒惡瘡、瘰疬疥癬、虎犬蛇蟲咬傷。

得肉桂，治木舌腫強；得皂角末，吐中風痰厥；得甘草，水磨，洗目赤腫痛；得朱砂，敷小兒鵝口；得銅綠，泡水，洗爛弦風眼；得蓖麻仁、鹽梅肉、麝香，杵丸，綿裹，塞鼻中息肉；得細茶葉五錢，生白礬一兩，蜜為丸如梧子大，治風痰癇病。一歲十丸。配黃丹，搽口舌生瘡；配好黃蠟，溶化為丸，治毒氣內攻，護膜止瀉，托里化膿；配鹽，搽牙關緊急，并點懸壅垂長；配牡蠣粉，酒下，治男婦遺尿；配黃蠟、陳橘皮，治婦人黃疸。如經水不調，或房事解犯致此疾者，用調經湯下。研生白礬，吹喉痹腫閉；蘸石榴皮，擦皮癬。

怪癥：遍身生瘡，狀如蛇頭，此熱毒郁于內，寒氣包于外，久之從皮肉攻出，故外形如此。用蠟礬丸服之自愈。

《神農本草經百種錄》：味酸，寒。礬石味澀，而云酸者，蓋五味中無澀，澀即酸之變味，澀味收斂，亦與酸同，如五色中之紫，即紅之變色也。主寒熱，寒熱為肝經之疾，酸能收斂肝氣。泄痢白沃，亦收澀之功。陰蝕惡瘡，味烈性寒，故能殺濕熱之蟲，除濕熱之毒。目痛，制火精金。堅骨齒。斂氣固精。煉餌服之，輕身不老增年。

此以味為治，礬石之味最烈，而獨成一味，故其功皆在于味。《本草分經》：酸、咸，寒，性澀而收。燥濕涌涎，化痰除風，止血，通二便，殺蟲，除痼熱在骨髓。生用解毒。多服損心、肺，傷骨。

【現代藥理研究】

1.白礬有廣譜抗菌作用。

2.白礬具有明顯的利膽作用，能增加膽汁流量。

3.白礬具有降低高脂大鼠血清膽固醇、甘油三酯的含量。4.白礬具有抗癲癇作用。

5.白礬對乙型肝炎表面抗原有抑制作用。

第四篇：明礬 化學物質 中學

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化學物質

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（一）——明礬

明礬白晶而透明，質硬且脆溶于水，收斂止癢療濕疹，燥濕祛痰療癲疸。

[來源] 為三力晶系明礬石Alunite或鋁礦石經加工提煉而成的結晶體。

[產地] 湖北、安徽、浙江、福建、甘肅等地。

[采收] 采得明礬石后打碎，用水溶解，收集溶液，蒸發濃縮，放冷后即析出結晶物。

[藥材形性] 為不規則的結晶體，大小不一。無色透明或半透明，表面略平滑，或凹凸不平，具細密縱棱，有玻璃樣光澤，質硬而脆易砸碎，易溶于水或甘油內，不溶于酒精，水溶液顯鋁鹽、鉀鹽、硫酸鹽的各種反應。氣微，味微甜而澀。以白色，透明，質硬而脆無雜質者為佳。

[炮制] 白礬用時搗碎或研粉末。

煅明礬（枯礬）將明礬置鍋內加熱熔化，如水沸騰，逐漸起大泡轉呈玉白色，水分蒸發干枯呈粉白色時，鏟出冷卻，即煅明礬，煅制后體質疏松，增強收澀作用，便于外科制散。

[成分] 本品為硫酸鋁鉀，鹼性硫酸鋁鉀。

[性味、歸經] 酸澀寒，人肺、肝、大腸經。

[功用] 解毒殺蟲、收濕止癢，燥濕祛痰。用于瘡癰腫毒、濕疹、疥癬、口舌生瘡、耳內流膿、喉痹、癲癇、風痰壅盛，久瀉便血、白帶黃疸、崩漏、痔漏等癥。

[處方名] 明礬 礬石 枯礬 生礬

[用法、用量] 內服入丸散，每次0．3-1克，外用研末撒布。

[保貯] 放甏內或箱內蓋好，置干燥處，防灰塵。

明礬用途：

明礬，又名白礬，是明礬石的提煉品，化學名稱叫硫酸鉀鋁。明礬不只用作化工原料，還可用于凈水。明礬性寒味酸澀，具有較強的收斂作用，中醫認為明礬具有解毒殺蟲，燥濕止癢，止血止瀉，清熱消痰的功效。此外，明礬還是傳統的食品改良劑和膨松劑，常用作油條、粉絲、米粉等食品生產的添加劑。但是由于明礬的化學成份為硫酸鋁鉀，含有鋁離子，所以過量攝入會影響人體對鐵、鈣等成份的吸收，導致骨質疏松、貧血，甚至影響神經細胞的發育。因此，一些營養專家提出，要盡量少吃含有明礬的食品。

明礬凈水作用的實驗演示

目的：認識明礬的水解反應和氫氧化鋁的吸附性能?

用品：研缽?蒸發皿?量筒?燒杯?玻璃棒?鐵三腳架?石棉網?酒精燈? 明礬?藍色石蕊試紙?泥水?品紅溶液?

原理：明礬[KAl(SO4)2·12H2O]易溶于水，并發生水解反應，溶液呈酸性?

+3+2-KAl(SO4)2=K +Al + 2SO4

3++Al + 3H2O =Al(OH)3 + 3H

水解生成的氫氧化鋁膠體能凝聚水中懸浮物，具有吸附性能?同理，許多鋁鹽，如硫酸鋁結晶?氯化鋁等都是較好的凈水劑?

操作：

1.取20 克明礬晶體在研缽中研細?將明礬粉末加入盛有50 毫升的燒杯里，稍加熱并不斷攪拌，加速明礬的溶解和水解反應，用藍色石蕊試紙檢驗，試紙變紅，溶液呈酸性? 2.取兩只100 毫升的燒杯盛水50 毫升?分別加入5 毫升泥水和1 毫升品紅溶液，攪拌后各傾入25 毫升明礬溶液，繼續攪拌，靜置?水中的泥粒和品紅色素被氫氧化鋁絮狀沉淀凝聚或吸附而沉降到燒杯的底部，上面的溶液則清沏透明?

其它實驗方法：也可用硫酸鋁或氯化鋁溶液代替明礬溶液?將上述溶液各5 毫升邊攪幼稚兒教育

化學物質

QQ：710185199 拌，邊加入兩只盛有50 毫升水的小燒杯里，再分別加入1 毫升泥水?1 毫升品紅溶液?

明礬可凈水的原因：

水中的泥塵被明礬“捉”住以后，一起下沉到缸底了。那么，明礬為什么能“捉”住水中的泥塵呢？這得先從水的混濁的本身談起。水中那些特別小的泥土和灰塵，由于重量很輕，所以它們不容易沉淀下去，在水中“游蕩”，使水變得混濁。另外，這些微小的粒子還有個特點，就是它很喜歡從水中把某種離子拉到自己身邊來，或者自己電離出一些離子，從而使自己變成一個帶有電荷的粒子，這些帶電荷的粒子往往都帶有負電荷。因為同性電荷排斥，異性電荷吸引，所以這些都帶負電荷的粒子互相排斥而靠不到一起，它們沒有機會結成較大的粒子而沉淀下來。明礬卻有使這些彼此不能靠近的粒子跑到一起來的奇特本領。，明礬一遇到水，就發生水解反應，在這種反應中，硫酸鉀是個配角，硫酸鋁是個主角。硫酸鋁和水作用后生成白色絮狀的沉淀物——氫氧化鋁。所生成帶有正電荷的氫氧化鋁，一碰到帶有負電荷的泥塵顆粒，就彼此“抱”在一起。這樣，很多粒子聚集在一起，粒子越來越大，終于雙雙沉于水底，水就變得情澈透明了。

本文轉自：中小學教育資源站（http://www.edudown.net）

第五篇：單晶高溫合金的變形行為和再結晶研究

單晶高溫合金的變形行為和再結晶研究

XXX

北京科技大學材料學院 100083 北京

摘要：本篇文章概述了單晶高溫合金（主要是鎳基單晶高溫合金）的變形行為，尤其是蠕變性能。還有單晶高溫合金的再結晶方面的一個總結性結論。關鍵詞：單晶高溫合金，變形行為，蠕變，再結晶

The deformation behavior and recrystallization of single

crystal superalloy

WuRihan School of Materials Science and Engineering, University of Science and Technology

Beijing, 100083, Beijing

Abstract: This article summarizes the deformation behaviour, especially the creep deformation, of the single crystal superalloy.And it also made a summary recrystallization to the recrystallization behavior of the single crystal superalloy.Keywords: single crystal superalloy，deformational behavior，creep deformation，recrystallization 1引言

從80年代初第一代單晶高溫合金研制成功以來，單晶合金的發展甚為迅速，第二代、第三代單晶合金相繼出現和應用，為航空發動機和地面燃氣輪機的性能大幅度提高做出了重大貢獻。

鎳基單晶高溫合金具有優良的高溫性能，是目前制造先進航空發動機和燃氣輪機葉片的主要材料。為了滿足高性能航空發動機的設計需求，多年來，各國十分重視鎳基單晶高溫合金的研制和開發。

鎳基高溫合金作為先進發動機葉片的主要用材，其再結晶問題日益受到重視。在生產和服役過程中，由于單晶凝固過程中模殼收縮、機械去除模殼、葉片的研磨校形等過程難以避免會在單晶葉片中引入一定的塑性變形。帶有塑性變形的葉片在高溫熱處理以及實際使用過程中會發生回復和再結晶。由于鎳基單晶高溫合金中不含或只含有少量的晶界強化元素，再結晶層成為合金性能薄弱的區域，這些區域將對葉片的高溫性能造成不利的影響，甚至會導致整個葉片在極短的時間發生失效斷裂。因此需嚴格控制再結晶的發生。所以了解單晶高溫合金的變形行為和再結晶是很重要的。

2正文

2.1單晶高溫合金

單晶高溫合金具有優良的高溫性能，是目前制造先進航空發動機和燃氣輪機葉片的主要材料。為了滿足高性能航空發動機的設計需求，多年來，各國十分重視鎳基單晶高溫合金的研制和開發。

到目前為止，單晶合金已發展了5代。根據可靠的文獻提供，單晶高溫合金成分的發展有以下特點：

1)C, B, H從“完全去除”轉為“限量使用”。這幾種元素歷來被看作是晶界強化元素，而且使合金初熔溫度降低。由于單晶合金沒有晶界，又要求具有寬的熱處理窗口，故在最初發展的商用單晶合金(如PW A 1480, CM SX10合金(含6 %的Cr)的相當，還優于含9%的Cr的DSMAR-M 002合金。這是由于合金中Ta, Re的含量較高(Ta+ Re≈15%)。Cr的含量降低，就允許加入更多其他的合金化元素，從而保持組織穩定，這無疑對合金性能的提高極為有利。

4)稀土元素和Ru, Ir的應用。在第2、3代單晶合金中，有許多添加了Y, La, Ce等稀土元素。Y的加入(>200*10-6)可以明顯改善單晶合金的抗氧化性能，而且對熱疲勞性能也有好處。俄羅斯的二36合金不含Ta只含2%的Re但其持久強度卻達到第2代單晶合金的水平，原因之一是加入了稀土元素。另外，值得注意的是，在發展第2、3代單晶合金中，試用了1種非常特殊的元素Ru；General Electric和ONERA公司最先對添加Ru的合金進行了合金化實驗。通過實驗可知，與Re相比，Ru最明顯的優勢是具有較低的密度和較低的TCP相析出的傾向；添加Ru的單晶高溫合金表現出優異的高溫蠕變性能。

鎳基單晶高溫合金是高度復雜化的合金，通常含有6~10個合金化元素。在顯微組織正常的鎳基高溫合金中，主要是γ相和γ’相，還有幾種相是在合金的服役過程中析出的。下面簡單介紹下這幾個相。

1)γ基體。γ基體是通常含有較大數量固溶元素(如Co, Cr, Mo和W)的連續分布的面心立方結構的鎳基奧氏體相。盡管Ni不具有高的彈性模量和低的擴散率，但γ相基體非常適用于在最苛刻的溫度條件下工作的燃氣渦輪發動機。有些合金能在0.9Tm(熔點)溫度下使用，且在較低溫度下的使用時間可達100000h,其基本原因在于:Ni的第3電子層基本飽和，在合金化時容量大，相的穩定性很高；當加入Cr后，形成富Cr203的具有低的陽離子空位的保護層，從而降低了金屬元素向外擴散的速率以及0,N,S和其他腐蝕氣體向內的擴散速率;在高溫下形成富Al203保護層，具有良好的抗氧化性。

2)γ’相。γ’相是1種以Ni3A1為基的金屬間化合物，與基體一樣都是面心立方結構，且2相的點陣常數相差很小，γ’相總是在γ基體上共格析出，是鎳基高溫合金中最重

要的強化相。

3)碳化物相。在以前的鎳基單晶高溫合金中，一般不含有碳化物相。但隨著合金成分的不斷發展，少量C的添加使單晶高溫合金中出現了碳化物。碳化物的反應會影響合金基體的組織穩定性。鎳基單晶高溫合金中可能出現的碳化物類型有MC,M6C和M23C6。根據形成條件，又可分成初生碳化物和次生碳化物，即合金凝固時形成的和固態析出的2種。但是，與多晶合金和定向凝固合金相比，鎳基單晶合金碳化物的含量是非常低的。

4)TCP相。某些成分控制不當的合金在熱處理或服役時會產生TCP有害相，只有四面體空隙。TCP有害相的特征，是沿著fcc基體的八面體的面以“編籃”網絡的形式構成原子密排面。這種相通常呈薄片狀，常常在晶界碳化物上形核。在鎳基合金中最常見的是σ相和μ相。

σ相屬于四方點陣，單位晶胞中有30個原子，最大配位數為15。σ相的成分范圍比較寬；在鎳基合金里，σ相的成分可認為是(Cr, Mo)x（Ni, Co）y。這里x和y的變化范圍很大，一般為1~7。σ相非常硬，呈片狀，是裂紋的重要發源地，也會加速裂紋的擴展，導致低溫脆斷，就像σ化的鐵素體不銹鋼一樣。σ相的結構與M23C6碳化物的結構相似，如果除去M23C6碳化物中的碳原子，只需稍微調整金屬原子的位置就可變成σ相的結構。

μ相屬于菱方晶系點陣，結構復雜，單位晶胞有13個原子，典型的分子式為B7A6。B元素指周期表中VⅢ族元素，A元素為V族、VI族元素。在鎳基高溫合金中，μ相主要由Ni、Co, W和Mo組成。μ相與M6C碳化物有相似的密排關系。μ相通常也呈片狀析出，但對它對性能的有害影響知道得還很少。

TCP相的形成主要受電子因素控制，與合金的電子空位數有關。因此，可以通過計算合金中的電子空位數Nv值來預測TCP相的形成。

2.2單晶高溫合金的變形行為

鎳基單晶高溫合金因具有優異的蠕變、疲勞、氧化及腐蝕抗力等綜合性能，而被廣泛應用于航空發動機和工業燃氣輪機的葉片材料。渦輪葉片作為渦輪噴氣發動機的心臟部位，在服役過程中，工作溫度最高，受力最復雜，最容易損壞，已成為發動機發展的決定因素.為了滿足現代航空和航天發動機渦輪葉片承溫和承載能力越來越高的要求，必須有效提高合金的綜合性能，大力發展新一代渦輪葉片材料為此，一方面需通過從多晶鑄造合金、定向結晶合金到單晶合金的轉變，逐步消除高溫下晶界的弱化作用；另一方面需通過合金化、微合金化以及組織設計大幅度提高合金的性能。

如上所述，鎳基單晶高溫合金是一種兩相復合材料，由基體γ相和以立方結構存在的γ’沉淀相組成，如圖1所示。γ’沉淀相均勻鑲嵌在軟的γ基體相中，是重要的強化相，其體積分數約為70%。鎳基單晶高溫合金良好的高溫力學性能直接來源于γ基體中共格析出的高體積分數的γ’相，其力學性質主要由以下因素決定：

1)γ’沉淀相的形狀、尺寸、體積分數以及分布狀態。

2)γ/γ’相界面的微觀結構、彈性模量差以及晶格錯配度。3)第3種溶質元素和雜質的影響，即沉淀強化和固溶強化機制。鎳基單晶高溫合金是在普通鑄造及定向凝固工藝的基礎上發展起來的，其特點是無晶界，不存在高溫晶界弱化和縱向晶界裂紋等問題.因此，γ/γ’相的界面微結構以及在外載和高溫條件下相界面位錯結構的演化決定了其力學性能。

圖1 鎳基單晶高溫合金CMSX4微觀結構

此外，鎳基單晶高溫合金有一個引人注意的特征:在高溫施加應力的條件下，立方形γ’沉淀相會發生定向粗化形成筏狀。2.2.1鎳基單晶高溫合金的蠕變性能

離心應力導致的蠕變損傷是單晶合金葉片的主要失效機制，因此蠕變強度是反映鎳基單晶高溫合金高溫力學性能的重要指標.由于γ’相是鎳基單晶高溫合金的主要強化相，γ’顆粒的定向粗化在葉片典型使用條件(120 MPa及1373 K)下僅僅lOh就已經出現，其形態的改變必然會對高溫合金性能產生嚴重影響。2.2.2蠕變過程及驅動力

鎳基單晶高溫合金的蠕變曲線由蠕變減速、穩態蠕變及蠕變加速3個階段組成，圖2給出了(001)取向鎳基單晶高溫合金的典型蠕變曲線.葉片在服役過程中主要經過這3階段的蠕變，最終導致失效。

圖2 單晶高溫合金的典型蠕變曲線

在施加載荷的瞬間，產生瞬間應變，形變產生的界面位錯在合金的γ基體通道中滑移，在蠕變第一階段，γ’相不發生滑移變形，僅僅發生彈性變形，只有γ基體相發生蠕變變形。隨著蠕變的進行，位錯數量增加，或運動位錯相遇發生反應而增殖，使位錯運動阻力增加，致使應變速率降低。同時，由于熱激活作用，促使位錯滑移，或異號刃位錯相遇而消失，使合金產生回復軟化。當形變硬化與回復軟化達到平衡時，蠕變進入第二階段，即穩態階段。此時立方γ’相已完全轉變為筏狀結構，具有最低應變速率、穩態蠕變期間的變形機制是位錯攀移越過筏狀γ’相。之后，隨著蠕變的進行，大量位錯運動至γ/γ’界面，產生應力集中。當應力集中超過一定值時，有位錯切入γ’相.隨位錯切入γ’相數量的增加，γ’相形變抗力減弱，致使應變速率增加，合金蠕變進入第三階段。在蠕變第三階段，隨應變量的增加，合金中形成微裂紋及微裂紋擴展直至斷裂，最終導致單晶高溫合金的失效。

從細觀結構來看，鎳基單晶合金由基體相γ和強化相γ’組成，蠕變前立方體狀γ’相以共格方式嵌入γ基體中。在蠕變的初始階段，伴隨著合金γ基體中的位錯運動，γ’相首先遵循一定的規律筏化(N型或P型)，在宏觀上主要對應于蠕變第一階段。最小體系自由能分析表明，這是一個能量降低的過程，有利于蠕變強度的提高；蠕變第二階段在細觀層次上筏化結構保持不變，而微觀觀測表明，位于相界處的有利于提高蠕變強度的三維位錯網絡逐漸消散，這意味著相界面結合能正在逐漸降低.蠕變的第三階段表現出解筏和筏結構粗化，同時有一些空穴在材質松疏處、第三相粒子以及相界面上形成，并沿相界面擴展，最終導致斷裂。

從以上對鎳基單晶合金蠕變過程中微結構演化的分析表明：鎳基單晶合金的蠕變性質由3個具有內在聯系的微結構演化過程控制：

1)γ基體通道中位錯密度增加，位錯滑移和位錯攀移控制主蠕變階段，此時γ’相已完成筏化；

2)由于位錯的湮滅，基體相中的位錯切入γ’沉淀相中；

3)隨著大量位錯切入γ’相，γ’相形變抗力減弱，致使應變速率增加，表現出解筏和筏結構粗化。從以上分析可知，鎳基單晶合金蠕變過程中出現的γ’相筏化、解筏以及粗化過程對應著γ/γ’相界面位錯密度的增加、位錯網結構的形成以及位錯網的破壞過程.因此，鎳基單晶合金的蠕變過程不僅是組織形狀的演化過程，也是位錯網結構的演化過程，與γ’相的定向粗化(筏化)密切相關。2.3單晶高溫合金的再結晶 2.3.1再結晶物理過程

單晶葉片制造過程中在某些環節可能出現塑性變形，例如葉片凝固過程產生的熱應力、表面吹砂處理、打磨處理等，都有可能導致在葉片中發生形變，而產生殘余應力，組織結構方面發生了復雜的變化，一部分能量以點缺陷、位錯、層錯等方式儲存在晶體當中，集中表現為能量的升高，即較之變形前處于不穩定的高自由能階段，這部分能量，正是之后在熱處理中發生回復和再結晶的驅動能。因此，只要當溫度較高，原子擴散能力提高時，就會向著低自由能方向轉變，這些區域在接下來的熱處理過程中可能產生再結晶，圖3給出了典型的單晶高溫合金葉片的再結晶缺陷。

圖3 單晶高溫合金葉片再結晶缺陷

已有研究表明，單晶高溫合金的再結晶包括回復、再結晶形核和生長、以及由晶界遷移引起的晶粒長大3個階段，這3個階段并沒有明顯的界限，會發生一些重疊。回復過程中，部分應力和儲存能得以釋放，但該過程對微觀組織的影響很小，大部分能量仍然保存下來，然后通過形核和長大形成基本無應變的新晶粒。但由于單晶消除了晶界的影響，因而單晶合金的再結晶與普通變形金屬和合金再結晶有著很大的區別，單晶高溫合金再結晶需要的溫度較高，再結晶區域基本僅限于合金表面。2.3.2影響單晶高溫合金再結晶的主要因素

除合金元素對再結晶溫度有顯著影響外，研究表明，熱處理溫度、熱處理時間、變形程度以及變形工藝等也將影響單晶高溫合金的再結晶行為。2.3.2.1合金成分的影響

鎳基高溫合金通常含有十余種合金元素，成分復雜。不同體系合金表現出不同的再結晶行為。由于鎳基高溫合金中各元素的復雜交互作用，很難直接確定各元素對合金再結晶行為的影響。截至目前，除合金元素碳外鮮見其他合金元素對再結晶行為影響的直接研究報道。由于碳化物可以在γ’相溶解溫度以上穩定存在，所以碳元素對再結晶的影響得到關注。

在含碳0.08%(質量分數，下同)的合金中形成了大尺寸的塊狀和骨架狀碳化物。在經過1.88%壓縮變形及固溶處理后，與不含碳合金表現出類似的再結晶行為，合金都發生了再結晶，再結晶晶粒都從表面向內部發展。而且，含碳合金與不含碳合金在固溶處理后都發生了程度相當的再結晶。認為碳化物雖然對再結晶晶界的遷移有一定的抑制作用，但在驅動力足夠大時，再結晶晶界仍可繞過碳化物繼續遷移。碳化物可以以粒子促進形核的方式形成再結晶核心，但在再結晶晶粒長大過程中，碳化物阻礙再結晶晶界遷移。這種碳化物對再結晶的不同作用可能與合金中碳化物的種類以及變形和熱處理條件的不同有關。2.3.2.2退火溫度的影響

單晶高溫合金中的再結晶與一般金屬和合金的再結晶不同。再結晶后形成了新的晶界，且再結晶后合金的性能明顯降低。而且已不能簡單的定義再結晶完成50%的溫度為再結晶溫度，對定向凝固和單晶高溫合金來說，少量的再結晶即可引發性能的大幅變化。目前針對某類單晶高溫合金確定其允許的臨界再結晶體積分數仍鮮見到報道，因此，可以認為，出現再結晶的溫度即為其再結晶溫度。

由于具有共格γ’相的鎳基高溫合金在溫度變化過程中將發生相變，導致退火溫度變化時高溫合金再結晶晶界及附近的過飽和溶質原子會以不同方式在晶界或晶內重新析出。因此，在γ’相固溶溫度以上熱處理將形成正常再結晶組織，在γ’相固溶溫度以下熱處理產生胞狀再結晶。

在γ’相固溶溫度以下熱處理時，如果儲存能足夠大，將產生胞狀再結晶。由于熱處理溫度較低，大量的γ’粒子仍未溶解，再結晶晶界溶解部分γ’粒子后，晶界上溶質原子的高度過飽和只能通過不連續沉淀的方式析出得以緩和。因此，以下兩個條件有利于不連續沉淀(胞狀再結晶)的發生：快速的晶界溶質原子傳輸和缺少可選的γ’粒子形核位置。胞狀再結晶的形態特征為：靠近再結晶晶界處為垂直于界面排列的長條狀粗大的γ’沉淀，在再結晶中心處為等軸狀的γ’粒子。新形成的γ’粒子與再結晶晶粒內的γ’基體仍然保持共格且取向一致。胞狀再結晶的驅動力為預加工導致的內在應變能的降低。

在γ’相固溶溫度以上熱處理時，枝晶干γ’粒子先溶解，再結晶首先在枝晶干產生。由于γ’粒子的溶解，導致γ’粒子對晶界遷移的阻礙較小。因此，晶界上溶解的溶質原子過飽和程度不大，同時溫度較高時晶界擴散能力較強，溶質原子可以在再結晶晶界后端充分析出，形成正常的再結晶組織。

同時，對SRR99和AM3單晶高溫合金在表面噴丸變形條件下的再結晶深度研究發現，隨退火溫度的升高，再結晶深度明顯增加，表明退火溫度對再結晶程度具有顯著影響。已有的其他單晶合金的研究也表現出再結晶程度隨退火溫度的升高而增加的現象。

另外，有研究人員觀察到對單晶高溫合金進行壓縮變形再固溶處理形成了完全再結晶組織。完全再結晶的晶界基本穿越整個試樣，形成較大尺寸的新晶粒。這類再結晶將使合金的取向發生大幅度變化，可能出現大范圍的性能薄弱區域，使單晶合金的性能陡降，甚至在后續加工過程中即發生失效斷裂，在生產應用中應嚴格避免。2.3.2.3其他因素的影響的影響

除退火溫度外，退火時間也對高溫合金再結晶行為具有一定的影響。經硬度計壓痕變形的CM-SX-4合金在不同溫度退火時，再結晶區域的面積均隨退火時間的延長而增加。另外，不同變形方式的變形程度不同也將影響其再結晶行為。變形程度越大，越容易發生再結晶。[100]和[110]取向的再結晶區域面積明顯不同。因此，晶體取向對單晶高溫合金的再結晶也具有一定的影響。

2.3.3再結晶對單晶合金性能的影響 2.3.3.1持久蠕變性能

離心應力導致的蠕變損傷是單晶合金葉片的主要失效機制，因此持久強度是單晶合金的重要性能指標。再結晶對持久性能的影響直接關系著合金使用的安全性。再結晶對合金持久性能影響很大，其原因是再結晶層幾乎沒有承載能力，出現再結晶就意味著增大應力。再結晶對單晶高溫合金的持久性能具有明顯的影響，且低溫高應力下的持久性能的下降比高溫低應力下更加顯著。2.3.3.2疲勞性能

疲勞斷裂是定向凝固和單晶高溫合金葉片的主要失效形式，而表面再結晶層會嚴重影響定向凝固和單晶高溫合金的疲勞性能。表面再結晶層由于含有與主應力相垂直的晶界，往往成為疲勞裂紋源。定向凝固DZ4合金葉片在使用過程中曾發生過多起葉身裂紋故障和斷裂故障，經分析發現，DZ4合金葉片葉身裂紋與斷裂為同一失效模式，均為葉片表面再結晶導致的疲勞失效。

2.3.4再結晶的抑制和消除

由上述研究結果可知，單晶高溫合金的再結晶對合金的力學性能造成極為不利的影響。因此科研人員已開始致力于控制和消除再結晶的研究。目前公開的控制工藝主要可以分為回復處理和表面處理兩大類，其中表面處理包括直接去除表面變形層、滲碳和表面涂層等方法。

回復熱處理對抑制生產工藝中形成的約2%一5%變形所致的再結晶具有良好的效果。還有研究顯示含有晶界強化元素的涂層幾乎完全可以抵消胞狀再結晶對合金疲勞壽命的影響；同時，表面涂覆含有晶界強化元素的涂層的再結晶試樣比涂覆傳統涂層的再結晶試樣具有更高的疲勞壽命。

3結語

近來，國內具有優異性能的鎳基單晶高溫合金航空發動機葉片已進入實際應用階段。而再結晶作為單晶生產使用過程中難以預測的降低其可靠性的主要問題之一，已開始引起人們的重視。盡管目前人們已對單晶高溫合金的再結晶有了一定的認識，但研究工作缺乏系統性，仍有許多問題有待解決。對上述問題的深入研究并對單晶高溫合金的蠕變性能的研究，將有助于提出有效控制再結晶發生的工藝，提高單晶高溫合金零件的成品率，降低成本，增加航空發動機的安全性。

對于本次課程設計的感想有很多。

首先，這是繼參加楊平老師的興趣小組以來第二次寫論文，就是方法不一樣。不是自己做實驗然后寫論文，而是閱覽各種文獻然后自己找出一個線索和框架來展開整篇文章，寫起來比較困難。但是在總結概括還有在海量文獻中信息提取等方面的能力明顯提高了很多。在興趣小組主要學到的是科研方面實踐能力和初次寫文章的經驗。所以在課程設計寫論文時，查文獻還有撰寫論文方面都比較容易上手了。在閱覽海量文獻時，先把關于本課題的一些題目范圍廣一點的文獻看一遍，腦子里想好單晶高溫合金有什么好寫的，我要怎樣去寫，從幾個方面著手等等。然后先把幾個可寫點找出來，再翻閱一下網頁上關于單晶高溫合金的哪方面做的研究多，我就多看些哪方面的文章，多寫哪方面。

其次，就各個要寫的點尋找資料和信息，把需要的都保存起來，這算是資料整理階段吧。整理好了就知道哪方面資料多、繁，哪方面重復性的信息多，要刪減。而且哪些超出理解范圍的，都要刪掉。還有一個注意到的方面時，文獻的日期，感覺這個挺重要的。兩個文獻在某方面說法有出入，日期久遠的那個可能就是有所欠缺的了。這時候每個可寫點都有好多的信息和資料了。然后，開始文獻閱讀，把收集整理好的信息了解，并規劃好提綱開始撰寫論文。

還有就是論文排版過程，感覺邊寫邊排版會容易一點，因為自己知道文章框架的話可以一步一步展開。最后再看一下字體和段落，還有圖片標題什么的問題。在排版方面又得到提高了。

最后，覺得在本次課程設計收獲還是很多的。希望在以后的學習生活中能好好應用到這些技能。

4致謝

感謝老師和同學們的幫助，在此期間，我不僅學到了許多新的知識，而且也開闊了視野，提高了自己的設計能力。感謝學院為我提供良好的做畢業設計的環境。最后再一次感謝所有在設計中曾經幫助過我的良師益友和同學。

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