[發(fā)明專利]定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210322357.2
• 申請(qǐng)日: 2012-09-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102865944A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張小麗;周亦胄;金濤;孫曉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號(hào): G01K11/00
• 分類號(hào): G01K11/00;B22C9/04;B22D1/00;C30B11/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)優(yōu)普達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熔模鑄造技術(shù)，具體為一種定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法。

背景技術(shù)

定向凝固過(guò)程中，溫度場(chǎng)分布情況是制備單晶高溫合金葉片成功的關(guān)鍵因素，溫度場(chǎng)分布越對(duì)稱，單晶葉片越易制備成功。由于定向凝固爐是在高溫和真空的苛刻條件下運(yùn)行，因而定向凝固爐中的溫度分布難以精確測(cè)量。

目前，定向凝固爐中溫度數(shù)據(jù)采集常用方法如下：在陶瓷模殼的不同位置預(yù)先內(nèi)置水平擺放的（內(nèi)端密封）的陶瓷管，每個(gè)陶瓷管中插入一個(gè)熱電偶，將所有熱電偶外接于測(cè)溫儀，該測(cè)溫儀自動(dòng)采集每個(gè)熱電偶不同時(shí)刻的溫度值。該方法需要多個(gè)熱電偶，且操作繁瑣。此外測(cè)溫儀對(duì)溫度的響應(yīng)具有一定的滯后性，不能精確的反應(yīng)溫度場(chǎng)的變化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法。在不測(cè)量定向凝固過(guò)程中溫度的情況下，可以定性表征溫度場(chǎng)分布的對(duì)稱性。因此，本發(fā)明最大的優(yōu)越性是不需要直接測(cè)量溫度值，解決定向凝固爐中溫度場(chǎng)分布的對(duì)稱性難以準(zhǔn)確反映的工程化問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法，設(shè)計(jì)具有相同平臺(tái)尺寸的對(duì)稱模具，采用特定晶體學(xué)取向的籽晶，將模具壓制的蠟?zāi)?duì)稱組裝在模組中，鑄造特定取向的單晶鑄件；通過(guò)平臺(tái)左右兩側(cè)相應(yīng)的分枝區(qū)域越對(duì)稱而溫度場(chǎng)分布越均勻的規(guī)律，定性評(píng)定溫度場(chǎng)分布情況。

所述的定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法，模具葉身兩側(cè)的平臺(tái)對(duì)稱，即模具葉身的兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置外側(cè)平臺(tái)和內(nèi)側(cè)平臺(tái)，葉身的底部通過(guò)錐形過(guò)渡到籽晶，外側(cè)平臺(tái)和內(nèi)側(cè)平臺(tái)的左右兩側(cè)分別為平臺(tái)左邊緣、平臺(tái)右邊緣，內(nèi)側(cè)平臺(tái)的內(nèi)側(cè)為平臺(tái)內(nèi)邊緣，外側(cè)平臺(tái)的外側(cè)為平臺(tái)外邊緣。

所述的定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法，模具中的平臺(tái)具有相同的尺寸：平臺(tái)長(zhǎng)度L為1-100mm，平臺(tái)高度H為1-100mm平臺(tái)高度H為1-100mm。

所述的定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法，使用特定晶體學(xué)取向的籽晶制備單晶鑄件，特定晶體學(xué)取向的籽晶為：籽晶的一次枝晶軸平行于鑄件軸向，籽晶的二次枝晶臂平行于平臺(tái)邊緣。

所述的定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法，使用特定晶體學(xué)取向的籽晶制備單晶鑄件，特定晶體學(xué)取向的籽晶為：籽晶的一次枝晶軸垂直于整個(gè)平臺(tái)的橫截面，籽晶的二次枝晶臂平行或垂直于平臺(tái)橫截面邊緣。

所述的定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法，原始晶粒的二次枝晶首先沿平臺(tái)底端的左/右邊緣分枝生長(zhǎng)，然后三次枝晶沿垂直于左/右邊緣的方向生長(zhǎng)，這些不同生長(zhǎng)方向的枝晶最終長(zhǎng)滿整個(gè)平臺(tái)。

所述的定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法，在蠟?zāi)Ｄ＝M的組裝過(guò)程中，每個(gè)模組中按輻射狀對(duì)稱放置4個(gè)由模具壓制的蠟?zāi)＃瑑?nèi)側(cè)平臺(tái)靠近模組中心，外側(cè)平臺(tái)遠(yuǎn)離模組中心。

所述的定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布評(píng)定方法，被評(píng)價(jià)材料為鎳基單晶高溫合金。

本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是：

本發(fā)明設(shè)計(jì)一種具有相同平臺(tái)尺寸的模具，通過(guò)使用特定晶體學(xué)取向的籽晶，按照該模具鑄造特定取向的單晶鑄件。由于枝晶生長(zhǎng)具有各向異性，平行于溫度梯度方向的枝晶具有最快的生長(zhǎng)速度，因而該發(fā)明所用籽晶的晶體學(xué)取向?yàn)椋鹤丫У囊淮沃лS垂直于整個(gè)平臺(tái)的橫截面，籽晶的二次枝晶臂平行或垂直于平臺(tái)橫截面邊緣。通過(guò)分析平臺(tái)底端橫截面內(nèi)的枝晶生長(zhǎng)的對(duì)稱性定性評(píng)價(jià)定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布情況。原始晶粒的二次枝晶首先沿平臺(tái)底端的左/右邊緣分枝生長(zhǎng)，然后三次枝晶沿垂直于左/右邊緣的方向生長(zhǎng)，甚至可能出現(xiàn)四次分枝，這些不同生長(zhǎng)方向的枝晶最終長(zhǎng)滿整個(gè)平臺(tái)。根據(jù)枝晶沿平臺(tái)左/右邊緣的分枝方式可將整個(gè)平臺(tái)分為對(duì)應(yīng)的不同區(qū)域，平臺(tái)左/右邊緣的分枝區(qū)域越對(duì)稱，表明定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布越均勻。在不使用測(cè)溫儀器測(cè)量定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布的前提下，可以定性表征定向凝固過(guò)程中的溫度場(chǎng)分布情況。本發(fā)明可以解決定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布難以精確評(píng)價(jià)的問(wèn)題，為實(shí)際生產(chǎn)中定性判斷定向凝固過(guò)程溫度場(chǎng)分布情況提供依據(jù)。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明根據(jù)枝晶生長(zhǎng)的各向異性的理論，即枝晶沿溫度梯度方向的生長(zhǎng)速度最快，設(shè)計(jì)具有相同平臺(tái)尺寸的模具，并且采用特定取向的籽晶，將模具壓制的蠟?zāi)?duì)稱組裝在模組中。平臺(tái)底端橫截面內(nèi)的分枝區(qū)域越對(duì)稱，定向凝固爐中的溫度場(chǎng)越均勻。該方法可評(píng)價(jià)定向凝固爐不同高度的溫度場(chǎng)分布情況。

2.本發(fā)明單晶鑄件結(jié)構(gòu)對(duì)稱簡(jiǎn)單，易于鑄造，能快速準(zhǔn)確的定性評(píng)價(jià)定向凝固爐中的溫度場(chǎng)分布情況。該方法成本低，便于推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明