[發明專利]一種基于二次取向控制的單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法

有效

• 申請號: 202010222079.8
• 申請日: 2020-03-26
• 公開（公告）號: CN111360234B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 裴延玲;胡斌;李樹索;宮聲凱
• 申請（專利權）人: 成都航大新材料有限公司;北航（四川）西部國際創新港科技有限公司
• 主分類號: B22D27/04
• 分類號: B22D27/04;B22C9/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 馬小星

本發明涉及高溫合金技術領域，尤其涉及一種基于二次取向控制的單晶高溫合金薄壁鑄件及其制備方法。采用本發明的方法可以制備出不同一次取向與二次取向的單晶高溫合金薄壁鑄件，同時能夠防止產生雜晶。本發明制備基于二次取向控制的單晶高溫合金薄壁鑄件，通過研究合金二次取向下的薄壁效應進而選擇性能最優的三維晶體取向材料制備單晶高溫合金葉片，對于提高單晶高溫合金葉片的使用壽命具有重要意義。

技術領域

本發明涉及高溫合金技術領域，尤其涉及一種基于二次取向控制的單晶高溫合金薄壁鑄件及其制備方法。

背景技術

單晶高溫合金因其優異的高溫力學性能被廣泛應用于先進航空發動機和燃氣輪機的渦輪葉片領域。對發動機推力需求的不斷增加使得發動機渦輪進口溫度急劇上升，為了提高葉片的冷卻效率，先進航空發動機的渦輪葉片內部多采用復雜空心氣冷結構，這一結構使得單晶高溫合金葉片的最小壁厚降低到0.5mm以下，由此產生的薄壁效應也引起了廣泛關注。

目前，工業生產中多采用選晶器法制備單晶高溫合金葉片，要求一次取向在001方向10～15°內，對于二次取向(與一次取向垂直的方向稱為二次取向)則未做要求。但單晶高溫合金的力學性能具有顯著的各向異性，不僅軸向的一次取向，法向方向的二次取向也顯著影響合金的力學性能。因此，制備控制二次取向的薄壁鑄件，通過研究合金二次取向下的薄壁效應進而選擇性能最優的三維晶體取向材料制備單晶高溫合金葉片，對于提高單晶高溫合金葉片的使用壽命具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于二次取向控制的單晶高溫合金薄壁鑄件及其制備方法，采用本發明的方法可以制備出不同一次取向與二次取向的單晶高溫合金薄壁鑄件，同時能夠防止產生雜晶。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種基于二次取向控制的單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法，包括以下步驟：

在單晶高溫合金試樣上切割出具有所需一次取向和二次取向的籽晶1；

將所述籽晶1伸入到一級放大器2中，得到籽晶放大器組合；所述一級放大器2的材質為蠟料；

將蠟紙5貼合于陶瓷片4表面，在所述陶瓷片4表面形成蠟模；所述蠟紙5的形狀和尺寸與目標單晶高溫合金薄壁鑄件相同；所述蠟紙5的頂邊與陶瓷片4的頂邊重合；

向位于蠟模同側的陶瓷片4的下端貼合二級放大器3，得到支撐蠟模放大器組合；所述二級放大器3為倒梯形，所述二級放大器3的長底邊與所述蠟紙5的底邊重合相接；所述二級放大器3的短底邊與陶瓷片4的底邊相重合；所述二級放大器3的材質為蠟料；

在所述支撐蠟模放大器組合的底部固定籽晶放大器組合，得到中間體；所述籽晶放大器組合中的一級放大器2與所述支撐蠟模放大器組合的底部相連接；所述一級放大器2與所述支撐蠟模放大器組合相連接部分的長度大于二級放大器3的短底邊長度；

將所述中間體組裝至澆道盤上，然后對所述中間體進行沾漿涂殼形成型殼，脫蠟后得到帶有籽晶的鑄型；

將單晶高溫合金熔體澆鑄到所述帶有籽晶的鑄型中，得到基于二次取向控制的單晶高溫合金薄壁鑄件。

優選的，當所述籽晶1的一次取向為001時，二次取向與100方向夾角為0～45°；當一次取向為011時，二次取向與100方向夾角為0～90°；當一次取向為111時，二次取向與112方向夾角為0～30°。

優選的，所述籽晶1的形狀為長方體，底面邊長為2～4mm，高度為18～30mm。

優選的，所述一級放大器2為三棱柱形放大器，所述三棱柱形放大器的柱高為5～20mm，底面為等腰三角形，所述等腰三角形底邊對應的高為20～40mm。

優選的，所述籽晶1伸入一級放大器2的長度為6～10mm，且籽晶1與一級放大器2的接觸位置使用熔融蠟圓滑過渡。