[發明專利]用于BRIDGMAN熔模鑄造過程中的晶粒啟動機的復合材料幾何設計

有效

• 申請號: 201410192877.5
• 申請日: 2014-05-08
• 公開（公告）號: CN104139175B
• 公開（公告）日: 2017-09-15
• 發明（設計）人: 劉山;W.T.金;S.拉哈文;A.S.佩克;D.納拉亞納
• 申請（專利權）人: 通用電氣公司
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22C9/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 肖日松,嚴志軍

1.一種用于熔融金屬材料的凝固以形成具有定向晶粒結構的制品的晶粒啟動機，

所述晶粒啟動機引發熔融金屬材料中在所述晶粒啟動機與所述熔融金屬材料之間的界面處在預選結晶學方向上的晶粒生長；

所述晶粒啟動機包括從所述晶粒啟動機延伸的至少一個幾何特征，所述至少一個幾何特征改變與其接觸的凝固的金屬材料的熱傳遞特性，以在制品的輪廓改變處保持在預選結晶學方向上的晶粒生長；且

其中通過所述晶粒啟動機和遠離所述晶粒啟動機延伸的幾何特征改變熱傳遞特性消除了輪廓處的雜散晶粒，以制備具有在預選結晶學方向上取向的晶粒的制品。

2.根據權利要求1所述的晶粒啟動機，其特征在于，所述晶粒啟動機為預加工的金屬材料，所述預加工的金屬材料具有比形成所述制品的金屬材料的熔融溫度更高的熔融溫度。

3.根據權利要求1所述的晶粒啟動機，其特征在于，改變熱傳遞特性的從所述晶粒啟動機延伸的所述至少一個幾何特征包括附接至所述晶粒啟動機的外部翅片。

4.根據權利要求1所述的晶粒啟動機，其特征在于，改變熱傳遞特性的所述至少一個幾何特征為形成所述晶粒啟動機的一體部分的外部翅片。

5.根據權利要求1所述的晶粒啟動機，其特征在于，所述晶粒啟動機的形狀為在晶粒啟動機/制品界面處的區域中的橫截面，所述橫截面比與所述晶粒啟動機/制品界面相對的橫截面積更大，所述晶粒啟動機從所述晶粒啟動機/制品界面至相對的橫截面界面弓形過渡。

6.根據權利要求5所述的晶粒啟動機，其特征在于，所述晶粒啟動機形狀為梯形。

7.根據權利要求1所述的晶粒啟動機，其特征在于，所述預選結晶學方向為<001>方向。

8.根據權利要求1所述的晶粒啟動機，其特征在于，所述晶粒啟動機包括冷硬板且在模具下方的所述冷硬板上原位形成。

9.一種使用凝固方法通過晶粒啟動機形成的結構，其包括：

晶粒啟動機，其中所述晶粒啟動機包括晶粒起始材料；

附接至所述晶粒啟動機的制品，其中所述制品的特征在于定向凝固的晶粒，所述晶粒在預選結晶學方向上排列，所述制品的特征還在于基本上不含相對于所述預選結晶學方向成角度取向的雜散晶粒；以及

用于從所述晶粒啟動機傳走熱的裝置，其中所述用于從所述晶粒啟動機傳走熱的裝置改變來自所述晶粒啟動機的熱流，所述用于從所述晶粒啟動機傳走熱的裝置僅為所述晶粒啟動機的特征。

10.根據權利要求9所述的結構，其特征在于，所述用于從所述晶粒啟動機傳走熱的裝置包括外部翅片。

11.根據權利要求10所述的結構，其特征在于，所述外部翅片附接至所述晶粒啟動機。

12.根據權利要求10所述的結構，其特征在于，所述外部翅片形成所述晶粒啟動機的一體部分。

13.根據權利要求9所述的結構，其特征在于，所述晶粒啟動機的形狀為在晶粒啟動機/制品界面處的區域中的橫截面，所述橫截面比與所述晶粒啟動機/制品界面相對的橫截面積更大，所述晶粒啟動機從所述晶粒啟動機/制品界面至相對的橫截面界面弓形過渡。

14.根據權利要求13所述的結構，其特征在于，所述晶粒啟動機的幾何形狀為梯形。

15.根據權利要求9所述的結構，其特征在于，所述制品為渦輪葉片、噴嘴或護罩。

16.根據權利要求9所述的結構，其特征在于，所述預選結晶學方向平行于所述制品中最大應力的方向。