DZ405 叶片的固溶加时效：1220 ℃ 与 870 ℃ 各管什么

DZ405 是定向凝固柱晶镍基铸造高温合金，旧牌号 DZ5，标准热处理是 1220 ℃ 保温 4 小时空冷加 870 ℃ 保温 32 小时空冷。成分口径为碳 0.07%~0.15%、铬 9.50%~11.00%、钴 9.50%~10.50%、钨 4.50%~5.50%、钼 3.50%~4.20%、铝 5.00%~6.00%、钛 2.00%~3.00%、硼 0.010%~0.020%、锆不超过 0.10%。

1220 ℃ 这一段解决什么

固溶段的任务有两个：把铸态枝晶间粗大的 γ+γ′ 共晶与初生 γ′ 溶回去，以及让合金元素充分扩散、减轻枝晶偏析。1220 ℃ 已经接近该合金的初熔点，温度再高就进入局部复熔区，叶片表面的晶界一旦复熔，后续热处理与服役都会从这里开裂。这也是定向凝固件热处理要求真空或保护气氛的原因：在这个温度下氧化与元素贫化都很快。

870 ℃ 保温 32 小时的长与短

时效段决定 γ′ 的尺寸与体积分数。870 ℃ 保温 32 小时，得到的是一批尺寸偏粗、总量充足的 γ′：粗 γ′ 抗蠕变，细 γ′ 提屈服，长时保温偏向让 γ′ 长大并趋于立方化。时间压到 16 小时，γ′ 未充分长大，持久寿命就差；延到 48 小时以上，γ′ 粗化过度，屈服强度又会掉。32 小时是这两头之间的折中值，不是随手取整。

铝钛总量近 8 个点

铝 5.00%~6.00% 与钛 2.00%~3.00% 合计约 7~9 个百分点，这是 γ′ 相的来源，也是这支合金高温强度的根。钛铝比落在 0.4 附近，偏铝一侧：铝提高 γ′ 的溶解温度与稳定性，钛提高 γ′ 的数量但过多会促生 η 相。钨 4.50%~5.50% 与钼 3.50%~4.20% 固溶于基体，靠原子尺寸差阻碍位错攀移，是蠕变抗力的另一半。

碳与硼都在晶界上工作

碳 0.07%~0.15% 在晶界形成碳化物，钉住晶界、抑制高温滑动；硼 0.010%~0.020% 偏聚于晶界，降低晶界扩散速率，同样服务蠕变抗力。两者都是微量而关键：碳低于 0.07% 时晶界碳化物不连续，高温持久寿命下降；硼过量则在晶界形成低熔点硼化物，热裂倾向上升。成分复验时这两项必须逐炉核。

定向凝固带来的两个优势

定向凝固把晶界方向调成与主应力平行，横向晶界几乎消失，蠕变与热疲劳寿命因此提高一个档。同成分下，定向柱晶件相对等轴件的差别主要在纵向晶界数量，而不是成分本身。代价是横向性能弱：横向取样做拉伸，延伸率会明显低于纵向，技术条件里必须写明取样方向，否则同一批件能测出两个不同的结论。

入厂复验按四组走

四组是：成分（尤其铝钛硼三项）、热处理记录（1220 ℃ 与 870 ℃ 两段的实际炉温曲线）、金相（γ′ 尺寸、共晶残余量、枝晶偏析）、以及力学（按件用途取拉伸或持久）。牌号体系按 GB/T 14992 核对，旧牌号 DZ5 与定向凝固柱晶的标签一致；热处理制度引自 Q/6S 193《DZ5 合金技术条件》，定向与单晶铸锭的通用规范为 HB 7762。制度与标准号必须一起写，只写牌号无法约束热处理。

和等轴铸造件的边界

涂层与基体的配合

定向叶片多数要加防护涂层，涂层与基体的热膨胀匹配决定涂层寿命。铝 5%~6% 的基体在涂层扩散过程中会与 NiCrAlY 一类涂层形成互扩散区，基体铝含量高，互扩散区长得快，涂层剥落的临界时间反而缩短。所以带涂层的件在设计复验项目时，应把涂层厚度、结合力与互扩散区宽度三项单独列条，不能只用基体的持久数据代替涂层的服役评估。

定向件的价格与工艺成本高于等轴件，选型时的判据是温度与应力：长期工作在 900 ℃ 以上、且承受离心应力的转动件，定向柱晶的蠕变寿命优势才体现；工作在 800 ℃ 上下、以热疲劳为主的导向件，等轴铸造件往往够用。把工况温度、应力水平与寿命要求三件事写清，再决定要不要上定向，比按牌号名气选材省钱。