[發明專利]制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法

有效

• 申請號: 201710854816.4
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107755668B
• 公開（公告）日: 2020-03-17
• 發明（設計）人: 胡曉斌;胡庭鵬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B22D27/02
• 分類號: B22D27/02;B22D27/04;C30B29/52;C22C19/03;C22C47/08;C22C49/02;C22C49/14;C22C101/10
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 陳亮

1.制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，該方法采用以下步驟：

(1)以粒徑范圍1～10μm的超細單晶或多晶鎳粉顆粒為主要原材料，根據高溫合金材料配方要求加入其它超細難熔金屬粉末；

(2)添加石墨烯、碳納米管或碳纖維中的一種或幾種作為增強材料，球磨混合均勻；

(3)將添加有增強材料的混合均勻的粉體通過模具模壓或3D打印成葉片毛坯；

(4)將得到的葉片毛坯通過區域熔煉完成合金化處理并定向凝固實現再結晶，在熔煉區域前施加電磁場迫使還未融化的單晶或多晶鎳粉顆粒的微小磁疇磁矩按單晶葉片的生長方向定向排列，在熔煉區域后施加電磁場，約束和誘導未凝固的、處于高溫再結晶過程的葉片大單晶磁疇磁矩按單晶葉片的生長方向定向排列生長凝固結晶形成所有的原子排列一致的單晶體，制作得到增強的鎳基復合材料單晶葉片；

所述的石墨烯為單層或少層，片層少于10層，含碳量大于99％，比表面積大于80m²/g，電導率大于1000S/m，

所述的碳納米管為單壁或雙壁碳納米管，直徑小于4μm，長度小于30μm，純度大于95％，比表面積大于400m²/g，電導率大于150S/m，

所述的碳纖維為高導熱的碳纖維粉，直徑小于50μm，長度小于500μm，含碳量大于99％，比表面積大于0.4m²/g，電導率大于1000S/m，導熱系數大于400W/mK。

2.根據權利要求1所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的超細單晶或多晶鎳粉顆粒為球形或類球形晶體，加入量大于50wt％。

3.根據權利要求1所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的超細單晶或多晶鎳粉顆粒的加入量為50～100wt％。

4.根據權利要求1所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的超細單晶或多晶鎳粉顆粒的加入量為65～85wt％。

5.根據權利要求1所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，步驟(1)中所述的其它超細難熔金屬粉末包括鎢、鉬、鉻、鈷、錸、釕或鉭中的一種或幾種，粉末為微米、亞微米或納米粒子，形貌為球形或類球形，為晶體或非晶體。

6.根據權利要求1所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的增強材料的加入量為0.01～10wt％。

7.根據權利要求1所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，步驟(2)中所述的增強材料的加入量為0.1～1wt％。

8.根據權利要求1所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，步驟(2)采用干法球磨或濕法球磨進行混合。

9.根據權利要求1所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，步驟(4)所述的熔煉區域的熔煉溫度控制在1000～1600℃，溫度梯度>50K/cm，牽引速度0.5-150mm/min，采用空氣、水或液態金屬冷卻。

10.根據權利要求1所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，步驟(4)在未熔化的熔煉區域前施加前處理外部電磁場，該外部電磁場磁矩方向與葉片曲面軸向的夾角始終控制在小于10度的范圍內。

11.根據權利要求10所述的制備增強鎳基高溫合金復合材料單晶葉片的方法，其特征在于，外部電磁場的磁感應強度在0.1～100特斯拉，外部磁場方向與葉片的軸向控制在0～5°。