[發明專利]能夠消除鑄件中雀斑的定向凝固方法

有效

• 申請號: 201610345111.5
• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN105964991B
• 公開（公告）日: 2018-02-06
• 發明（設計）人: 李秋東;沈軍;秦嶺
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;C30B11/00;C30B29/52
• 代理公司: 西北工業大學專利中心61204
• 代理人: 慕安榮

1.一種能夠消除鑄件中雀斑的定向凝固方法，其特征在于，具體步驟如下：

步驟1，確定鑄件定向凝固過程中的溫度梯度分布及凝固界面形狀；利用ProCAST軟件對鑄件的定向凝固過程按常規方法進行數值模擬，并進行后處理，得到鑄件定向凝固過程中的溫度梯度分布及凝固界面形狀；

步驟2，確定石墨塊的形狀、尺寸及安放位置；根據改善截面突變區域冷卻條件的原則事先設定一長方體狀的石墨塊，并將該石墨塊放置在鑄件截面突變區域平臺底部；利用ProCAST軟件對安放了石墨塊的定向凝固過程進行數值模擬，得到截面突變區域的溫度梯度分布及凝固界面形狀；將得到的截面突變區域的溫度梯度分布及凝固界面形狀與安放石墨塊前的截面突變區域的溫度梯度分布及凝固界面形狀進行對比，并根據對比結果修正所述石墨塊的形狀、尺寸及安放位置，最終得到石墨塊的形狀、尺寸及安放位置；

所述確定石墨塊的形狀、尺寸及安放位置的具體過程是：

若得到的溫度梯度大于安放石墨塊前的溫度梯度，并且使凝固界面形狀更加平直，則此時的石墨的形狀尺寸及安放位置就是最終的結果；若得到的溫度梯度小于安放石墨塊前的溫度梯度，或凝固界面形狀沒有變得更加平直，需根據改善截面突變區域冷卻條件、減小熱阻、增大石墨塊向周圍散熱的原則，改變石墨塊的形狀尺寸或調整石墨塊在截面突變區域平臺底部水平方向上的位置；

再次利用ProCAST軟件對安放了石墨塊的定向凝固過程進行數值模擬，得到新的截面突變區域的溫度梯度分布及凝固界面形狀；將得到的新的截面突變區域的溫度梯度分布及凝固界面形狀再次與未安放石墨塊前的截面突變區域的溫度梯度分布及凝固界面形狀進行對比，若得到的溫度梯度大于安放石墨塊前的溫度梯度，并且使凝固界面形狀更加平直，則此時的石墨塊的形狀尺寸及安放位置就是最終的結果；若得到的溫度梯度小于安放石墨塊前的溫度梯度，或凝固界面形狀沒有變得更加平直，需繼續根據改善截面突變區域冷卻條件、減小熱阻、增大石墨塊向周圍散熱的原則，改變石墨塊的形狀尺寸或調整石墨塊在截面突變區域平臺底部水平方向上的位置；

如此反復，直至使得到的溫度梯度大于安放石墨塊前的溫度梯度，并且使凝固界面形狀更加平直；

步驟3，石墨塊的加工制作；

步驟4，模殼的制作；

步驟5，將石墨塊固定到模殼上；具體過程是：

第一步，模殼的處理；將擬放置石墨塊部位的模殼去除掉，使所述石墨塊能夠嵌裝入該模殼中；

第二步，石墨塊的預處理；在石墨塊與鑄件接觸的部位涂抹厚度為0.5mm的保護層并干燥處理；

第三步，石墨塊的固定；將經過預處理的石墨塊用制作模殼用陶瓷漿料固定在模殼；將模殼與石墨塊一并放入電阻爐內，在80±5℃下保溫30min進行干燥處理，得到固定有石墨塊的模殼；

步驟6，合金液的澆注；將鎳基高溫合金放入定向凝固爐內的熔煉坩堝中，抽真空至6×10^-3Pa并充入氬氣保護，對所述的鎳基高溫合金進行加熱熔化；同時將固定有石墨塊的模殼加熱到1550～1700℃進行保溫；將合金熔化并升溫到1600～1750℃后，澆入到所述固定有石墨塊的模殼中，完成合金液的澆注；

步驟7，鑄件的定向凝固；將熔化的鎳基高溫合金澆注到模殼在1550～1700℃下保溫15～25min后，以20～70μm/s的抽拉速率使盛滿合金液的模殼向下移動，完成定向凝固，獲得鑄件。

2.如權利要求1所述能夠消除鑄件中雀斑的定向凝固方法，其特征在于，所述石墨塊預處理中的保護層由硅溶膠與制作模殼用陶瓷顆粒按質量比1：2.5的比例混合而成；所述的干燥處理是將該模殼置于普通的電阻爐內，在80±5℃下保溫30min。

3.如權利要求1所述能夠消除鑄件中雀斑的定向凝固方法，其特征在于，所述的鎳基高溫合金為CMSX-4或CMSX-10或CM247LC或DZ125或DZ411或DD6或DD9或DD98或DD10或PWA1484或ReneN5或Rene N6鎳基高溫合金。