[發明專利]一種鑄造高溫合金薄壁力學性能測試試樣的制備方法

在審

• 申請號: 202111191681.0
• 申請日: 2021-10-13
• 公開（公告）號: CN113909441A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 張雙琪;李樹索;裴延玲;宮聲凱;趙海根
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B22C9/04
• 分類號: B22C9/04;B22C9/22;B22C7/02;G01N1/28
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王苗苗

本發明提供了一種鑄造高溫合金薄壁力學性能測試試樣的制備方法，涉及高溫合金技術領域。本發明能夠通過鑄造直接成型薄壁試件，制備的薄壁試樣組織結構完整，成分均勻，沒有應力集中現象。通過本發明的方法可以直接澆鑄出無余量的薄壁力學性能測試試樣，與一般切割成型的薄壁試樣相比，鑄造薄壁原始組織更能反應葉片薄壁部分的性能特點。

技術領域

本發明涉及高溫合金技術領域，具體涉及一種鑄造高溫合金薄壁力學性能測試試樣的制備方法。

背景技術

近年來隨著我國航空發動機制造業的不斷發展，耐高溫零件的形狀和尺寸愈加復雜化。以渦輪發動機葉片為例，其壁厚由于設計需要不斷減小，最薄處甚至小于0.5mm。經過研究發現，鑄件局部截面尺寸過小時，其截面過小部位取樣測得的力學性能通常都低于標準鑄造成形試棒，這種由截面尺寸引起的性能偏離正逐漸成為科研人員關注的焦點。

為了更深入了解這種截面尺寸效應對于鑄件的影響，科研人員通常采用不同厚度的薄壁試件進行性能測試。由于薄壁試件本身橫截面積小，在進行多種測試時其樣品制備成為了難點。通常的制備方式是制備出有一定余量的試件，然后通過磨拋等手段達到要求，但這種方法會破壞鑄件原有組織結構，使實驗數據不能準確反映鑄造薄壁的性能。

發明內容

本發明提供了一種鑄造高溫合金薄壁力學性能測試試樣的制備方法，本發明能夠通過鑄造直接成型薄壁試件，不需要通過磨拋，有效保護了鑄件原有組織，實驗數據更能真實反應鑄造薄壁性能。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種鑄造高溫合金薄壁力學性能測試試樣的制備方法，包括以下步驟：

制備工字形蠟模試樣；所述工字形蠟模試樣包括位于兩端的夾持端以及中間的測試區；所述夾持端的厚度為2～5mm；所述測試區的厚度為0.3～1mm；

將所述工字形蠟模試樣的底部與放大器連接，得到熔模組件；

將所述熔模組件進行沾漿涂料，脫蠟后得到鑄型；

將高溫合金熔體澆鑄至所述鑄型中，得到高溫合金薄壁力學性能測試試樣。

優選地，所述工字形蠟模試樣的數量為多個；將多個所述工字形蠟模試樣組合在一起，得到蠟模組；然后將所述蠟模組的底部與放大器連接，得到熔模組件。

優選地，當所述工字形蠟模試樣的數量為多個時，多個所述工字形蠟模試樣的組合方式為陣列組合方式。

優選地，制備熔模組件時還包括選晶器；所述選晶器和放大器組合為選晶器-放大器組合件。

優選地，所述選晶器-放大器組合件中的放大器與工字形蠟模試樣的底部相連接；所述選晶器-放大器組合件的材質為蠟料。

優選地，在進行所述沾漿涂料前，還包括：將所述熔模組件組裝到澆道上；所述澆道的出液口與所述放大器相連通。

優選地，所述高溫合金熔體的成分包括鎳基高溫合金、鈷基高溫合金或Ni₃Al基高溫合金。

優選地，所述澆鑄前，還包括：將所述鑄型進行預熱；所述預熱的溫度為800℃，保溫時間為1～20min。

優選地，所述澆鑄的溫度為1300～1560℃，抽拉速度為1～5mm/min。

優選地，所述澆鑄后，還包括：除去鑄件表面型殼，進行熱處理，得到高溫合金薄壁力學性能測試試樣。

本發明提供了一種鑄造高溫合金薄壁力學性能測試試樣的制備方法，本發明能夠通過鑄造直接成型薄壁試件，制備的薄壁試樣組織結構完整，成分均勻，沒有應力集中現象。通過本發明的方法可以直接澆鑄出無余量的高溫合金薄壁力學性能測試試樣，與一般切割成型的薄壁試樣相比，鑄造薄壁原始組織更能反應葉片薄壁部分的性能特點。