[發明專利]一種消除單晶高溫合金鑄件再結晶的工藝方法

有效

• 申請號: 201611056981.7
• 申請日: 2016-11-25
• 公開（公告）號: CN108097909B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 姜衛國;肖久寒;王莉;張功;樓瑯洪;張健
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B22D17/00
• 分類號: B22D17/00;B22D27/04
• 代理公司: 沈陽晨創科技專利代理有限責任公司 21001
• 代理人: 崔曉蕾

本發明的目的在于提供一種消除單晶高溫合金鑄件再結晶的工藝方法，以滿足實際單晶鑄件生產的要求，具體方法為：采用定向凝固方法制備單晶鑄件，在鑄造前，通過引入與單晶鑄件相連的工藝輔助部分，使該工藝輔助部分與鑄件成為一個新的鑄造構件且為鑄件結構強度的最弱部位，使該部分成為鑄造應力釋放部位，并在鑄件熱處理后將該工藝輔助部分切除，得到完整的無再結晶的單晶鑄件。

技術領域

本發明屬于高溫合金技術領域，特別提供一種消除單晶高溫合金鑄件再結晶的工藝方法。

背景技術

隨著對航空發動機渦輪葉片的要求越來越苛刻，目前，世界范圍內使用的最先進的航空渦輪葉片均為鎳基高溫合金單晶葉片。單晶定向凝固技術是在高溫合金的研制中建立和完善起來的，該技術最初用來消除結晶過程中生成的橫向晶界，從而提高材料的單向力學性能。但是，在實際的凝固過程中，由于鑄造應力所產生的應變誘導再結晶發生，進而會產生橫向晶界，從而損害其高溫蠕變性能。鑄造應力所引起的再結晶不同于外在因素所引起的再結晶，如磕碰、吹砂處理、研磨、機加等，而是與鑄件本身的結構密切相關，再結晶的部位通常位于鑄件的結構過渡處。長期以來，單晶高溫合金鑄造過程中的再結晶成為生產和使用鎳基高溫合金過程中必須要面臨的問題，因此，有必要解決單晶鑄件的再結晶問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種消除單晶高溫合金鑄件再結晶的工藝方法，以滿足實際單晶鑄件生產的要求。

具體技術方案為：

一種消除單晶高溫合金鑄件再結晶的工藝方法，其特征在于：在鑄造前，通過引入與單晶鑄件相連的工藝輔助部分，使該工藝輔助部分與鑄件成為一個新的鑄造構件且為鑄件結構強度的最弱部位，使該部分成為鑄造應力釋放部位，并在鑄件熱處理后將該工藝輔助部分切除，得到完整的無再結晶的單晶鑄件。

本發明所述消除單晶高溫合金鑄件再結晶的工藝方法，其特征在于：該方法所用澆注系統包括澆口杯1、直澆道2、底盤3、選晶器4、引晶條5、工藝輔助部分6、單晶鑄件7以及排氣道8；

其中，澆口杯1通過直澆道2與底盤3相連通，底盤3上設有選晶器4，選晶器4通過引晶條5與設在單晶鑄件7底部的工藝輔助部分6相連接，單晶鑄件7上還設有排氣道8。

所述工藝輔助部分6與單晶鑄件7由模具整體注射成型；注射成型壓力為0.2-0.8MPa，注射時間20-90秒，保壓時間10-90秒。

所述選晶器4為螺旋式選晶器，由起晶段4-1、選晶段4-2以及過渡段4-3組成，其中起晶段4-1的高度為10-30mm，直徑為5-20mm；選晶段4-2為螺旋形，其直徑為2-5mm；過渡段4-3的厚度為2-10mm。

所述引晶條5的截面形狀為圓形、正方形或長方形，其中圓形直徑為2-10mm，正方形邊長為2-10mm，長方形邊長為3-15×2-10mm，引晶條5的長度為10-100mm。

所述工藝輔助部分6的截面形狀為圓形、正方形或長方形，其中圓形直徑為2-10mm，正方形邊長為2-10mm，長方形邊長為3-15×2-10mm；工藝輔助部分6的長度為10-100mm。

所述單晶鑄件7模殼制備采用氧化鋁涂料及氧化鋁殼料制備。單晶鑄件7的模殼脫蠟采用蒸汽脫蠟，脫蠟壓力為6-8個大氣壓，脫蠟時間為5-15秒，脫蠟溫度為160-180℃；模殼脫蠟后進行焙燒，焙燒溫度為890-1050℃。采用定向凝固方法制備單晶鑄件7，制備單晶鑄件7的澆注溫度為1480-1550℃，保溫爐的溫度為1450-1540℃，凝固拉速為3-9mm/min。

本發明所述單晶鑄件7采用PWA1483、PWA1484、CMSX-4、CMSX-10或DD33合金單晶材料。