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本文采用数值模拟以及电子背散射衍射(EBSD)、金相显微镜(OM)、电子探针(EPMA)、透射电子显微镜(TEM)等手段研究了不同工艺条件下螺旋选晶器的选晶行为、单晶铸件缘板位置铸造缺陷的形成机制以及一种含Re、Ru单晶高温合金的凝固行为。 本研究主要内容包括：⑴螺旋选晶器的起晶段为选晶器底部过冷形核的晶粒提供了竞争生长空间;通过竞争生长过程，<001>晶体取向与热流方向相反或偏差较大的晶粒逐渐被淘汰，晶体取向得到优化。起晶段底面晶粒形核数目多少将直接影响竞争生长过程中晶体取向的优化效果。由于起晶段底部形核数目的差异，相比于HRS选晶器，LMC选晶器在起晶段凝固过程中的晶体取向优化效果不明显。可以通过改良LMC工艺以提高起晶段底部形核数目的方式来优化LMC工艺条件下选晶器的选晶效果。⑵利用选晶器螺旋通道的物理阻碍作用可以顺利实现选出单晶;最终选出的晶粒取向为最初进入螺旋通道的多个晶粒的取向之一，且晶粒的选择无取向择优倾向，说明螺旋选晶段没有发生晶粒取向优化的过程。⑶LMC工艺9.6mm/min拉速条件下，板状单晶铸件缘板位置有大量取向随机的杂晶形成;6mm/mm拉速条件下，缘板位置无杂晶形核，但缘板的晶体取向由中心至外缘发生积累性变化。⑷HRS工艺3mm/min拉速条件下，下伸结构缘板的凝固过程经历了枝晶快速扩展生长、枝晶的重熔和粗化以及残余液体的凝固三个阶段。在枝晶快速扩展生长阶段，凝固所释放出来的潜热短时间内大量积累，导致了初始凝固枝晶的重熔和粗化，熔断的枝晶碎片散布于未完全熔化的主枝晶干之间，成为取向随机分布的杂晶。⑸HRS工艺3mm/min拉速条件下，下伸缘板中部分枝晶汇聚式生长。汇聚生长的枝晶虽源自同一晶粒，但由于各自的生长路径不同，其所积累的晶体取向变化有所差异，导致在交汇位置形成了6°的小角度晶界。⑹LMC工艺6mm/min抽拉速率条件下，SX1合金的铸态组织为枝晶结构，枝晶间区域由γ/γ共晶、β-NiAl相及μ相构成。⑺LMC工艺6mm/min抽拉速率条件下，SX1合金主枝晶干生长方向与模壳相背离时，枝晶发生扩展生长。在此过程中，溶质对流、糊状区的收缩效应均有可能对枝晶扩展产生影响。枝晶扩展生长受到影响后，新形成的枝晶其<001>晶体取向偏离铸件轴向的角度变大，导致在SX1单晶铸件横截面中形成了条纹状枝晶组织缺陷。