[發(fā)明專(zhuān)利]一種減少單晶葉片平臺(tái)處雜晶缺陷的裝置及其方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111561922.6
• 申請(qǐng)日: 2021-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114130994A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李小政;宋揚(yáng);王遠(yuǎn)斌;張凡;肖錫銘;王勇
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都航宇超合金技術(shù)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22D27/04
• 分類(lèi)號(hào): B22D27/04;B22C9/22;B22C9/04;C22C27/04
• 代理公司: 成都睿道專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 51217
• 代理人: 陶紅

本發(fā)明提供了一種減少單晶葉片平臺(tái)處雜晶缺陷的裝置，包括水冷盤(pán)和設(shè)置于水冷盤(pán)上方的葉片模殼以及模殼中柱；所述葉片模殼上設(shè)置有葉片平臺(tái)，所述葉片平臺(tái)沿遠(yuǎn)離模殼中柱的一側(cè)向靠近模殼中柱的一側(cè)方向由高到低傾斜設(shè)置，且所述葉片平臺(tái)的低處一側(cè)與模殼中柱之間設(shè)置有反射層擋板，所述反射層擋板與所述葉片平臺(tái)之間留有間隙；其可減少葉片平臺(tái)尖端處的雜晶及疏松等缺陷，且不增加工藝操作難度，不改變?cè)心そY(jié)構(gòu)，也不增加額外熱源或引晶條，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，大大降低制造成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及單晶高溫合金技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種減少單晶葉片平臺(tái)處雜晶缺陷的裝置及其方法。

背景技術(shù)

單晶高溫合金葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的核心組成部分之一。長(zhǎng)期工作在高溫、高壓、復(fù)雜應(yīng)力情況、高溫燃?xì)鉀_蝕的環(huán)境中。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片對(duì)材料有著苛刻要求，而鎳基單晶高溫合金是目前較為常見(jiàn)的高溫合金葉片材料，其制備方法通常采用定向凝固的方式。定向凝固的澆鑄方式將模組底部置于水冷盤(pán)上(或液態(tài)金屬中)，與在加熱帶中的模組上部形成縱向溫度梯度，通過(guò)牽引的方式將模組拉出加熱帶熱區(qū)，達(dá)到使模組中鑄件晶粒自下而上順序凝固的目的。

在單晶高溫合金葉片的定向凝固過(guò)程中，由于有葉片平臺(tái)（緣板）等寬大的平臺(tái)存在，在平臺(tái)尖端部位在定向凝固工藝過(guò)程中垂直熱流方向上橫截面積突變，由于葉片平臺(tái)處的葉片的突出位置熔體過(guò)冷容易形成新的晶粒，從而引起雜晶、疏松等缺陷存在。這些雜晶的晶界、疏松缺陷是單晶葉片的薄弱環(huán)節(jié)，大大降低葉片的綜合力學(xué)性能，甚至由于苛刻的高溫使用環(huán)境導(dǎo)致缺陷發(fā)展為裂紋源，造成葉片斷裂等嚴(yán)重后果。同時(shí)由于雜晶、疏松難以克服，單晶葉片產(chǎn)品的良率不高。現(xiàn)有技術(shù)為解決此類(lèi)問(wèn)題，要么需要改變工藝參數(shù)如改變?cè)羞^(guò)冷處抽拉速率，使得工藝過(guò)程更為復(fù)雜；要么需要對(duì)組樹(shù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造如增加引晶條、補(bǔ)縮片（塊）、冒口或者增加中空多孔結(jié)構(gòu)、加厚等方法；要么需要使用額外熱源，如通過(guò)激光加熱，大大增加了能耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種減少單晶葉片平臺(tái)處雜晶缺陷的裝置及其方法，其可減少葉片平臺(tái)尖端處葉片的雜晶及疏松等缺陷，且不增加工藝操作難度，不改變?cè)心そY(jié)構(gòu)，也不增加額外熱源或引晶條，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，大大降低制造成本。

本發(fā)明的實(shí)施例通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種減少單晶葉片平臺(tái)處雜晶缺陷的裝置，包括水冷盤(pán)和設(shè)置于水冷盤(pán)上方的葉片模殼以及模殼中柱；所述葉片模殼上設(shè)置有葉片平臺(tái)，所述葉片平臺(tái)低處向靠近模殼中柱位置傾斜設(shè)置，且所述葉片平臺(tái)的低處一側(cè)設(shè)置有反射層擋板，所述反射層擋板與所述葉片平臺(tái)之間留有間隙。

進(jìn)一步地，所述葉片模殼下方不帶底板。

進(jìn)一步地，所述反射層擋板為MLa合金，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：Mo 98%~99.7%、La₂O₃ 0.3%~2%。

進(jìn)一步地，所述反射層擋板為MY合金，按重量份數(shù)計(jì)，包括以下組分：Mo 98.5%~99.5%、Y₂O₃ 0.5%~1.5%。

進(jìn)一步地，還包括設(shè)置于所述葉片模殼上端的圓盤(pán)澆道，所述反射層擋板設(shè)置于所述圓盤(pán)澆道下方；且所述反射層擋板的高度不低于葉片平臺(tái)低處。

進(jìn)一步地，所述反射層擋板圍設(shè)于所述模殼中柱外側(cè)，且所述反射層擋板與所述模殼中柱同軸心設(shè)置。

進(jìn)一步地，所述反射層擋板的厚度為0.1~5mm。

進(jìn)一步地，所述反射層擋板與葉片平臺(tái)低處之間的距離為10~50mm。

進(jìn)一步地，所述反射層擋板在所述模殼中柱外側(cè)圍設(shè)呈一空心圓柱形。

進(jìn)一步地，所述反射層擋板的外圓周面為光滑的曲面、V形瓦楞紙曲面、U形瓦楞紙曲面、UV形瓦楞紙曲面或棱面中的任意一種或幾種。