[發(fā)明專利]一種利用蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)制備改善定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位晶粒尺寸的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711272825.9
• 申請(qǐng)日: 2017-12-06
• 公開（公告）號(hào): CN107983911A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜應(yīng)流;施長坤;李俊祥;王帥帥;黃德寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽應(yīng)流航源動(dòng)力科技有限公司
• 主分類號(hào): B22C7/02
• 分類號(hào): B22C7/02;B22C9/22;C30B29/52;C30B11/00
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11212
• 代理人: 沈尚林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及高溫合金定向凝固領(lǐng)域，具體涉及一種利用蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)制備改善定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位晶粒尺寸的方法。

背景技術(shù)

從上世紀(jì)五十年代開始，為了提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)的效率和功能，技術(shù)人員成功地應(yīng)用高溫合金定向凝固技術(shù)將渦輪葉片制成定向甚至單晶形態(tài)。由于定向鑄件所有晶界方向均與葉高方向相同，沒有橫向晶界的葉片，大大提高了渦輪葉片的使用壽命。最近二十年來，隨著能源和環(huán)境保護(hù)問題的日益緊迫，各工業(yè)化國家都在致力于提高工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)尤其是電站燃?xì)廨啓C(jī)的效率。其中最重要的措施是把航空發(fā)動(dòng)機(jī)的定向凝固葉片技術(shù)轉(zhuǎn)化到大型工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)的葉片制造中。由于燃?xì)廨啓C(jī)的葉片尺寸遠(yuǎn)大于航空葉片，重量增加了幾十倍，使得定向鑄件的生產(chǎn)變得極為困難。所以定向渦輪葉片生產(chǎn)中，在由較薄處抽拉到厚大部位時(shí)，抽拉速度減慢，造成凝固過程中固液界面不穩(wěn),橫向溫度梯度增大,個(gè)別晶?？焖匍L大并長滿整個(gè)部位,超出定向鑄件晶粒尺寸的要求。另外,如果鑄件有部分區(qū)域截面尺寸突然增大,也會(huì)有相同的問題出現(xiàn)。因此通過在厚大部位或截面突然變大部位對(duì)稱加三根不同尺寸的蠟棒，使固液界面從增加蠟棒位置生長出的晶粒與定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位生長的晶粒競(jìng)爭(zhēng)生長，從而細(xì)化厚大部位或截面突然變大部位的晶粒。此方法是解決定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位晶粒粗大的一個(gè)有效手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種改善定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位晶粒尺寸的方法，在定向鑄件制備過程中使用本發(fā)明，能夠顯著減小定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位的晶粒尺寸，大幅降低厚大部位或截面突然變大部位晶粒尺寸超差的幾率，從而明顯提高定向鑄件晶粒度成品率。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種改善定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位晶粒尺寸的單晶鑄件用蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)，包括有底板蠟?zāi)Ｒ约霸O(shè)置于底板蠟?zāi)Ｖ醒?、自下而上粘接的中注管蠟?zāi)?、澆口杯蠟?zāi)?，所述底板蠟?zāi)Ｉ?、中注管蠟?zāi)Ｍ鈬鷮?duì)稱設(shè)置有六個(gè)自下而上依次粘接的葉身蠟?zāi)?、榫頭蠟?zāi)Ｒ约皾驳老災(zāi)＃龅拈绢^蠟?zāi)Ｏ虏績蓚?cè)，從鑄件到中注管蠟?zāi)Ｒ来握辰佑邢灠粢?、蠟棒二、蠟棒三?/p>

所述蠟棒一、蠟棒二、蠟棒三由外側(cè)到內(nèi)側(cè)長度依次增加；

所述的蠟棒一直徑為2-4mm，長度為12-15mm；所述的蠟棒二寬度為3-5mm，厚度為2-4mm，長度為14-17mm；所述的蠟棒三直徑為4-7mm，長度為16-22mm；

一種改善定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位晶粒尺寸的方法,包括以下步驟：

(1)制蠟階段

將蠟料在溫度40-120℃、注射壓力0.5-20Mpa條件下注入蠟?zāi)Ｄ＞撸@得中注管蠟?zāi)?、澆口杯蠟?zāi)?、葉身蠟?zāi)?、榫頭蠟?zāi)?、澆道蠟?zāi)Ｒ约暗装逑災(zāi)?，并將中注管蠟?zāi)！部诒災(zāi)！⑷~身蠟?zāi)?、榫頭蠟?zāi)！驳老災(zāi)Ｒ约暗装逑災(zāi)Ｒ来芜M(jìn)行組合；

(2)模殼階段

在組合好的蠟?zāi)１砻嫱繏?-20mm厚的精密鑄造模殼，模殼制備完成后，然后在120-200℃下脫蠟，800-950℃下焙燒1-5個(gè)小時(shí)后獲得單晶導(dǎo)葉模殼；

(3)澆注階段

將上述模殼放入定向凝固爐中，設(shè)置參數(shù)至模殼保溫溫度1400-1600℃，待到溫后將母合金料錠重熔澆注模殼中，澆注溫度選擇在1400-1600℃，澆注后靜置10-100秒后進(jìn)行抽拉，抽拉速度設(shè)置在1.5-10mm/min。拉晶結(jié)束后，隨爐冷卻2-30分鐘后取出，切割掉澆冒系統(tǒng)并拋光打磨后即制備出所需的單晶導(dǎo)葉鑄件毛坯。

本發(fā)明所帶來的有益效果是：

1.操作簡(jiǎn)單易行，成本低廉，不需要改變實(shí)驗(yàn)過程中的其他參數(shù)。

2.顯著細(xì)化定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位的晶粒尺寸。

3.能夠大幅提高定向鑄件晶粒尺寸合格率，從而提高定向鑄件合格率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)的截面圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種改善定向鑄件厚大部位或截面突然變大部位晶粒尺寸的單晶鑄件用蠟?zāi)＝Y(jié)構(gòu)，包括有底板蠟?zāi)?以及設(shè)置于底板蠟?zāi)?中央、自下而上粘接的中注管蠟?zāi)?、澆口杯蠟?zāi)?，所述底板蠟?zāi)?上、中注管蠟?zāi)?外圍對(duì)稱設(shè)置有六個(gè)自下而上依次粘接的葉身蠟?zāi)?、榫頭蠟?zāi)?以及澆道蠟?zāi)?，所述的榫頭蠟?zāi)?下部兩側(cè)，從鑄件到中注管蠟?zāi)?依次粘接有蠟棒一7、蠟棒二8、蠟棒三9；

所述蠟棒一7、蠟棒二8、蠟棒三9由外側(cè)到內(nèi)側(cè)長度依次增加；