针对国内外为提高涡轮叶片材料的承温能力而陆续开展添加Re、Ru、Y等高熔点元素和稀土元素的发展研究方向,本文开展了定向凝固过程中陶瓷与高温合金的界面研究工作,该研究为新型合金在应用过程中对工艺材料的选配和新型高性能陶瓷型芯、型壳材料的改进优化提供依据。本文以第二代单晶合金DD6为基础成分,分别加入3%Ru和1%Y,获得三种合金材料;选取了对复杂空心涡轮叶片精密成形起关键作用的SiO₂、Al₂O₃作为基体的陶瓷型芯,Al₂O₃陶瓷型壳作为研究载体。采用定向凝固工艺方法浇注,通过实验分析研究含Re、Ru、Y的合金熔体与氧化硅和氧化铝基陶瓷型芯和氧化铝型壳在界面处的行为。研究结果表明:含2%Re的DD6合金和DD6+3%Ru合金与氧化硅陶瓷型芯在界面处发生了冶金化学反应,界面产物主要形成了Al₂O₃;而含2%Re的DD6合金和DD6+3%Ru合金与氧化铝基陶瓷型芯间界面稳定。合金中Re、Ru是化学性质稳定的元素,它们的引入不会促进该合金与SiO₂型芯,Al₂O₃型芯及Al₂O₃型壳的界面反应。DD6+1%Y合金与氧化硅基型芯界面发生了化学反应,型芯表面有被强烈融蚀的痕迹,合金中的Y、Al元素的分布渗透到整个氧化硅基陶瓷型芯中。合金组织出现“鱼骨”状富Si新生相,该相组织偏析于枝晶间而存在。DD6+1%Y合金与氧化铝基型芯和811A陶瓷型壳组成的系统,相互界面间没有明显的界面冶金化学反应,在定向柱晶和单晶叶片浇注过程中是冶金化学稳定的。DD6+1%Y合金与氧化硅基型芯和811A陶瓷型壳组成的系统,相互界面间发生了冶金化学反应。可以推断,Si-Y-Al组成的三元系统中,Al扮演着主要的角色,它促进了Si和Y的强烈反应,生成Si-Y-Al新相。这种界面低熔点相的产生,削弱了型芯、型壳的使用性能。