DZ405 的 8.12 g/cm³ 与 K405 同成分：定向凝固换走的那部分

DZ405 是镍基定向凝固柱晶高温合金，旧牌号 DZ5，碳 0.07%~0.15%、铬 9.5%~11.0%、钴 9.5%~10.5%、钨 4.5%~5.5%、钼 3.5%~4.2%、铝 5.0%~6.0%，密度 8.12 g/cm³，熔点 1290~1345℃。它的成分与等轴铸造的 K405 基本相同，差别在凝固方式。

同样的成分，不同的晶界

定向凝固让晶粒沿热流方向长成平行的柱晶，横向晶界基本消除，纵向晶界也被拉直、减少。横向晶界是等轴铸造件在蠕变与热疲劳下的主要薄弱环节：晶界滑动、孔洞在横向晶界上聚集、裂纹沿晶界扩展。去掉横向晶界后，中温持久寿命提高到 K405 的 4~6 倍，持久塑性 3~4 倍，抗冷热疲劳寿命约 10 倍。

密度不变，收益全在寿命

成分没变，密度也就没变，8.12 g/cm³ 与 K405 一致。也就是说，定向凝固没有带来重量上的收益，所有的好处都落在寿命与可靠性上：同样的壁厚、同样的冷却设计，叶片的检修间隔可以拉长。反过来说，如果设计上需要减重，定向凝固解决不了，得换成低密度的单晶或定向合金。

1220℃ 固溶与 870℃ 时效

标准热处理是 1220℃±10℃ 保温 4 小时空冷，加 870℃±10℃ 保温 32 小时空冷。固溶温度离初熔只有几十度，炉温均匀性按 ±10℃ 控制，叶片单层摆放，热电偶绑在叶身上记录到温。870℃ 的长时时效让 γ′ 长到合适尺寸，时间短了 γ′ 太细、蠕变抗力不足。

薄壁与柱晶的连续性

定向凝固件的薄壁处散热快，温度梯度大，柱晶容易中断，出现杂晶。壁厚小于 1 mm 的部位，抽拉速度要降，型壳的保温要加，让温度梯度平缓。杂晶在 X 射线下的衬度低，要靠腐蚀显示，判据按角度偏差，超过 15° 判废。

横向取样不能省

相对 K405 的收益落在哪

中温持久 4~6 倍、持久塑性 3~4 倍、冷热疲劳寿命约 10 倍，三个数的量级不同，说明定向凝固对不同失效模式的改善程度不一样。热疲劳改善最大，因为热疲劳裂纹沿晶界萌生与扩展，横向晶界去掉后路径被切断；高温持久只提高约一倍，因为高温下晶界的作用被蠕变机制稀释。

定向件的取样与试棒

定向件的力学试棒要与铸件同炉同工艺浇注，试棒的柱晶方向与叶片一致。取样时在试棒上标出柱晶方向，加工时试样轴线与柱晶平行，横向试样垂直。试棒不足时从叶片的叶根取样，取样位置要避开榫槽的应力集中区。

固溶的炉温均匀性

1220℃ 的固溶对炉温均匀性要求 ±10℃，炉子按 HB 5354 一类方法测有效加热区，叶片放在均温区，每炉带随炉试样。装炉量大时，叶片之间留出热风通道，堆叠会让中间件的到温晚半小时以上，实际保温时间不足。

涂层前处理

涂层前喷砂的粗糙度控制在 Ra 3.2 左右，太光滑涂层结合力不足，太粗糙涂层厚度不均。喷砂用白刚玉，压力 0.3~0.5 MPa，喷后四小时内进涂层工序，超过时间表面重新氧化，结合力下降。牌号按 GB/T 14992 归口。

定向合金的纵向性能好看，横向才是短板。取样要在横向与纵向各取一组，横向试样从柱晶的垂直方向切，试验温度按服役温度。横向的延伸率与持久寿命都比纵向低一截，设计与验收按横向取值，只报纵向数据的检测报告不能作为依据。