[發明專利]一種Ni基單晶高溫合金采用籽晶制備的方法

無效

• 申請號: 200710179683.1
• 申請日: 2007-12-17
• 公開（公告）號: CN101255604A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 韓雅芳;李樹索;蔣立武
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: C30B29/52
• 分類號: C30B29/52;C30B11/14;B22C9/04;B22D27/20
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種Ni基單晶高溫合金材料的制備方法，更特別地說，是指一種采用籽晶法制備Ni基單晶高溫合金的方法。

背景技術

航空航天技術的高度發展，要求發動機具有更高的推重比及工作效率，這便要求發動機具有更高的工作溫度。目前，單晶高溫合金由于具有熔點高、高溫強度和抗蠕變性能優良等優點，是制造先進航空發動機渦輪葉片和導向葉片的關鍵材料。單晶高溫合金在定向凝固過程中，生長方向表現出明顯的擇優取向，該擇優取向往往與軸向存在一定偏角，使單晶鑄件的性能顯著下降，對于航空發動機的廣泛應用帶來不利影響，所以晶體取向的控制尤為重要。

籽晶法是指在選取的優良的單晶體上切取一定晶體取向的籽晶，采用在籽晶表面外延生長出單晶體，所制得單晶體的晶體取向與籽晶的晶體取向一致。

發明內容

本發明的目的是提出一種Ni基單晶高溫合金采用籽晶制備的方法，該方法通過籽晶對晶體取向和凝固組織進行精確控制，并且制得的Ni基單晶高溫合金具有與Ni基單晶高溫合金籽晶一致的晶體取向，相同的凝固組織；從而獲得性能優良的Ni基單晶高溫合金材料。

本發明是一種Ni基單晶高溫合金采用籽晶制備的方法，包括下列制備步驟：

第一步，制備Ni基單晶高溫合金的籽晶；

在Ni基單晶高溫合金體上定向切割出具有一定晶體取向的試塊，并對試塊的晶面進行拋光處理和表面腐蝕處理，獲得Ni基單晶高溫合金籽晶；

拋光處理條件：采用150#、360#、500#、1000#、2000#水磨砂紙磨光試塊的晶面，然后在拋光機上進行拋光處理；

表面腐蝕處理條件：將拋光后的試塊采用腐蝕劑表面處理2～10min后取出，即得Ni基單晶高溫合金籽晶；

所述Ni基單晶高溫合金體是Ni-(0～18)Cr-(0～11)Co-(0～11)W-(0～6)Mo-(3～8)Al-(0～10)Ta-(0～3)Re-(0～5)Ti材料；

所述腐蝕劑是硝酸HNO₃、氫氟酸HF和甘油C₃H₈O₃組成，且每10ml硝酸中加入10～50ml氫氟酸和40～100ml甘油；

或者所述腐蝕劑由鹽酸HCl和過氧化氫H₂O₂組成，且每10ml鹽酸中加入5～30ml過氧化氫；

第二步，制備零件蠟模；

將蠟料在40～120℃的溫度條件下熔化后注入零件模具中，并在0.5～10MPa壓力下壓制成型，制得零件蠟模2；

第三步，將上述第一步中制得的Ni基單晶高溫合金籽晶1的晶面向上沿伸至上述第二步中制得的零件蠟模2中，且Ni基單晶高溫合金籽晶1伸入零件蠟模2有0.5～10mm；

然后在Ni基單晶高溫合金籽晶1和零件蠟模2的外部涂掛3～20mm厚的陶瓷耐火漿料，在120～500℃溫度下脫蠟，在800～1700℃溫度下培燒5～15h后制得帶有籽晶的陶瓷模殼；

第四步，將上述第三步中制得的陶瓷模殼放入單晶爐中，調節單晶爐內溫度至1400～1950℃，Ni-(0～18)Cr-(0～11)Co-(0～11)W-(0～6)Mo-(3～8)Al-(0～10)Ta-(0～3)Re-(0～5)Ti金屬液通過澆注口3流入陶瓷模殼中，保溫等待2～30min后；以0.1～15mm/min的速度向下移動拉晶，拉晶結束后，隨爐冷卻至室溫后取出，即制得與Ni基單晶高溫合金籽晶晶體取向一致和優良凝固組織的Ni基單晶高溫合金材料；所述金屬液的溫度為1400～1800℃。

附圖說明

圖1是Ni基單晶高溫合金體上<001>取向的示意圖。

圖2是Ni基單晶高溫合金體上<011>取向的示意圖。

圖3是Ni基單晶高溫合金體上<111>取向的示意圖。

圖4是蠟模模型組裝示意圖。

圖5A是Ni基單晶高溫合金籽晶的金相照片。

圖5B是經本發明方法制得的Ni基單晶高溫合金的金相照片。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。

本發明是一種Ni基單晶高溫合金采用籽晶制備的方法，包括下列制備步驟：

第一步，制備Ni基單晶高溫合金的籽晶；

參見圖1所示，在Ni基單晶高溫合金體上定向切割出具有<001>取向的試塊，并對試塊的(001)面進行拋光處理和表面腐蝕處理，獲得Ni基單晶高溫合金籽晶；