[發明專利]一種定向/單晶高溫合金葉片真空熱處理用工裝及其制備工藝

在審

• 申請號: 202011333732.4
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112359193A
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 胡北;樓瑯洪;姜衛國;董加勝;王棟;鄭偉;王迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C21D9/00
• 分類號: C21D9/00;C21D1/773;C30B33/02;C30B29/52;B22C9/04;B22C3/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種定向/單晶高溫合金葉片真空熱處理用工裝及其制備工藝，屬于高溫合金鑄件熱處理技術領域。該工裝為能夠放置若干個定向/單晶高溫合金葉片榫頭的底座，制備工藝為：(1)根據葉片榫頭外輪廓幾何尺寸，設計相應尺寸的蠟模；(2)采用精密鑄造工藝制備模殼，模殼為氧化鋁材質；(3)對模殼進行燒結強化，燒結后即制成葉片真空熱處理用工裝。該工裝能夠滿足葉片固定及放置的需要，防止葉片在真空熱處理過程中因相互搭接、磕碰而產生粘接或再結晶等，進而保證高溫合金葉片熱處理質量。

技術領域

本發明涉及高溫合金鑄件熱處理技術領域，具體涉及一種定向/單晶高溫合金葉片真空熱處理用工裝及其制備工藝。

背景技術

高溫合金葉片是航空發動機及燃氣輪機關鍵的熱端部件。近年來，隨著航空、艦船及工業發電等領域的不斷發展，單晶、定向等高溫合金葉片已經廣泛應用于航空發動機及燃氣輪機領域。通常情況下，單晶、定向合金葉片都需要進行高溫長時真空熱處理。在真空熱處理過程中，葉片易產生磕碰、搭接等情況，真空熱處理后葉片之間容易發生粘接或在表面形成再結晶。因此，必須采用特殊工裝將葉片之間進行互相隔離，以保證葉片之間不接觸或不發生磕碰，同時，還必須保證工裝具有一定的強度，耐冷熱沖擊、抗高溫蠕變及良好的化學穩定性等。若用金屬鉬制作工裝來放置葉片，容易使葉片和工裝產生擴散反應，破壞葉片表面。另外，鉬工裝使用時間過久可能會導致葉片和爐體發生導通，使加熱體短路。所以，急需發明一種可耐高溫、耐冷熱沖擊、高溫下不與葉片產生反應及具有絕緣特性的葉片熱處理工裝。

發明內容

本發明的目的在于提供一種定向/單晶高溫合金葉片真空熱處理用工裝及其制備工藝，該工裝設計了裝載葉片榫頭的底座工裝，能夠滿足葉片固定及放置的需要，防止葉片在真空熱處理過程中因相互搭接、磕碰而產生粘接或再結晶等，進而保證高溫合金葉片熱處理質量。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種定向/單晶高溫合金葉片真空熱處理用工裝，該工裝為能夠放置若干個定向/單晶高溫合金葉片榫頭的底座，該底座具有條形凹槽，沿凹槽長度方向排布若干個矩形凸起，各矩形凸起之間用于放置定向/單晶高溫合金葉片榫頭；各矩形凸起的長度方向與條形凹槽的寬度方向相同。

所述條形凹槽的寬度為50-130mm，所述條形凹槽的長度根據葉片裝載量進行設計。

各矩形凸起之間的間隔為15-40mm，各矩形凸起的高度為20-50mm；各矩形凸起的兩端不與所述條形凹槽的內側面接觸。

所述定向/單晶高溫合金葉片真空熱處理用工裝的制備工藝，包括如下步驟：

(1)根據葉片榫頭外輪廓幾何尺寸，設計相應尺寸的蠟模，蠟模尺寸應大于榫頭外輪廓尺寸，根據葉片裝載量，設計底座長度；

(2)采用精密鑄造工藝制備模殼，模殼為氧化鋁材質，涂料制殼完畢后將模殼預裝載葉片一端磨掉，形成開口結構；

(3)對模殼進行燒結強化，燒結后即制成葉片真空熱處理用工裝。

步驟(1)中，底座蠟模的形狀與葉片榫頭相似且大于葉片榫頭外輪廓5-10mm。

步驟(1)中，蠟模采用注射成型方式制備，蠟模注射壓力0.3-0.8MPa,注射時間10-60s,保壓時間20-60s。

步驟(2)中，制殼工序所用涂料選用氧化鋁粉與硅溶膠混合物，氧化鋁粉粒度為300-400目，氧化鋁粉與硅溶膠質量比為(3.0-3.5):1，混合物PH值為8-11，砂料選用Al₂O₃顆粒，砂料粒度為24-80目，干燥時間為8-24h，型殼厚度為5-10mm；模殼制備完畢后進行封漿處理，封漿處理材料為封漿處理材料為氧化鋁粉和硅溶膠按照1：(2.5～3)的重量比例均勻混合形成的涂料。