[發明專利]單晶高溫合金型殼及其制備方法

在審

• 申請號: 202011444962.8
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112658211A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 韓鳳奎;燕平;趙京晨
• 申請（專利權）人: 河北鋼研德凱科技有限公司
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C9/12;B22C9/22;B22C3/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王煥

本發明涉及熔模精密鑄造型殼技術領域，尤其是涉及一種單晶高溫合金型殼及其制備方法。單晶高溫合金型殼的制備方法，包括：在蠟型表面進行涂掛料漿和撒砂處理，得到型殼模型；將型殼模型脫蠟后進行焙燒處理；所述涂掛料漿的方法包括：在蠟型表面涂掛面層料漿、過渡層料漿、背層料漿和封嚴層料漿；面層料漿包括質量比為1﹕(2.2～4)的硅溶膠和剛玉粉；過渡層料漿包括質量比為1﹕(2～3.5)的硅溶膠和鋯英粉；背層料漿包括質量比為1﹕(2～3.5)的硅溶膠和鋯英粉；封嚴層料漿包括質量比為1﹕(2～3.5)的硅溶膠和鋯英粉。本發明的制備方法能夠有效控制固溶處理過程葉片再結晶報廢率。

技術領域

本發明涉及熔模精密鑄造型殼技術領域，尤其是涉及一種單晶高溫合金型殼及其制備方法。

背景技術

目前，航空發動機的發展目標是提高發動機的推重比、增壓比和渦輪前溫度，降低油耗。隨著航空發動機性能水平的提高，發動機渦輪前沿溫度和渦輪熱端部件平均軸向應力不斷提高，目前發動機渦輪關鍵部件渦輪葉片和導向葉片材料已經選用高溫性能更為優異的單晶高溫合金材料。

對于用于定向凝固單晶渦輪葉片制備的陶瓷型殼，目前存在以下問題：高溫強度低、抗熱震性差、型殼殘余強度高，由此帶來單晶葉片型面尺寸和表面質量不夠穩定和再結晶發生率高，葉片合格率低。主要原因在于：在單晶葉片的澆注過程中，陶瓷型殼要承受很高的溫度(1600℃)長時浸泡和較大的溫差的瞬時變化，這對于葉片表面質量穩定性、型面尺寸的穩定性造成一定的困難；同時由于發動機渦輪葉片結構復雜，在單晶定向凝固過程中部分區域由于凝固收縮會產生一定的應力變形，導致在后續熱處理過程再結晶的產生，破壞單晶完整性，如果未及時發現剔除，會引起葉片瞬斷、產生災難性后果。

研制出一種高強、高穩定性并兼具一定潰散性的單晶型殼，在保證葉片獲得良好型面尺寸和表面質量的同時，有效控制住單晶葉片再結晶的產生對于單晶葉片質量控制具有舉足輕重的作用。而單晶在定向拉制過程中相對于定型柱晶，型殼要承受更高的溫度和更長時間的高溫浸泡，因此研制出一種可以滿足單晶渦輪葉片制備要求的型殼制備技術具有十分重要的意義。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的第一目的在于提供單晶高溫合金型殼的制備方法，以解決現有技術中存在的單晶型殼無法兼顧穩定性以及由于定向凝固收縮造成的殘余應力過大等技術問題。

本發明的第二目的在于提供單晶高溫合金型殼。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

單晶高溫合金型殼的制備方法，包括如下步驟：

在蠟型表面進行涂掛料漿和撒砂處理，得到型殼模型；

將所述型殼模型脫蠟后進行焙燒處理；

其中，所述涂掛料漿的方法包括：

在蠟型表面涂掛面層料漿、過渡層料漿、背層料漿和封嚴層料漿；

所述面層料漿包括質量比為1﹕(2.2～4)的硅溶膠和剛玉粉；

所述過渡層料漿包括質量比為1﹕(2～3.5)的硅溶膠和鋯英粉；

所述背層料漿包括質量比為1﹕(2～3.5)的硅溶膠和鋯英粉；

所述封嚴層料漿包括質量比為1﹕(2～3.5)的硅溶膠和鋯英粉。

本發明利用剛玉的高溫高強、高穩定性等，提高葉片的表面質量穩定性，葉片表面光滑度提高，表面粗糙度數值降低，表面質量好；并且，利用鋯英粉材料殘留強度較低的特性，在提升型殼穩定性的同時，兼顧一定的潰散性，減少葉片凝固生長過程產生的應力變形，有效控制固溶處理過程葉片再結晶報廢率。

在本發明的具體實施方式中，所述剛玉粉的粒度為300目～1000目。