一种单晶叶片的制造工艺及其测试方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113351829A(43)申请公布日2021.09.07(21)申请号202110581819.1G01K7/02(2021.01)(22)申请日2021.05.26(71)申请人泰州市金鹰精密铸造有限公司地址225714江苏省泰州市兴化陈堡开发区裕堡路1号(72)发明人朱鑫涛朱德本朱玉棠吴子宁(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.B22C9/04(2006.01)B22C9/22(2006.01)B22D27/04(2006.01)C30B11/00(2006.01)C30B29/52(2006.01)G01K1/14(2021.01)权利要求书1页说明书3页附图7页(54)发明名称一种单晶叶片的制造工艺及其测试方法(57)摘要本发明属于合金铸造应用技术领域，具体公开了单晶叶片的制造工艺，包括以下步骤，步骤1、制作模壳。步骤2、模壳烧制。步骤3、过滤器的安装。步骤4、将模壳安装到熔炉中。步骤5、铸造工艺在ALD的Bridgman炉中进行。步骤6、铸造后，得到单晶涡轮叶；测试方法，包括以下步骤，步骤a、水刀切割后，蚀刻表面；步骤b、观察涡轮机叶片，在启动器中可看到许多定向凝固的晶粒，这意味着涡轮机叶片由单晶组成。本发明的有益效果在于：其通过Bridgman方法可制备出符合使用标准要求的单晶镍基高温合金叶片，同时可对单晶镍基高温合金叶片的生产过程进行监测和成品进行测试，进而提高单晶镍基高温合金叶片的质量，提高经济效益，降低生产成本和管控成本。CN113351829ACN113351829A权利要求书1/1页1.一种单晶叶片的制造工艺，其特征在于：包括以下步骤，步骤1、制作模壳，组装蜡簇和绝缘陶瓷涡轮叶片模具，利用蜡焊的方式组装蜡簇、绝缘陶瓷叶片模具，完整的模壳的高度约为315毫米，直径为250毫米，所使用的绝缘陶瓷涡轮叶片模具的高度约为130毫米；步骤2、模壳烧制，模壳由Al2O3组成，准备好的外壳模具的壁厚为8毫米‑10毫米，生成模壳后，在高压灭菌过程中去除蜡，高压灭菌和脱粘合剂后，将模壳进行烧制；步骤3、过滤器的安装，烧制模具壳后，将氧化锆过滤器用陶瓷胶粘到锥体中，由于必须将填充通道连接到圆锥体稍高一点的位置，以使它们都适合圆锥体的直径，因此过滤器的直径会增加一个由氧化铝制成的陶瓷环，这增加了过滤器的高度，并且填充通道在过滤器下方；步骤4、将模壳安装到熔炉中，将模壳放置在冷却板上后，密封冷却板和模具之间留有间隙，然后将一个圆柱体粘贴到模具壳的锥体上，最终冷却板下面的所有部件都被绝缘，然后将设备移入加热室；步骤5、铸造工艺在ALD的Bridgman炉中进行，首先在浇铸之前，将加热室和冷却室脱‑8氧，直至真空值为5.0*10bar，再将Al2O3模壳加热到1500摄氏度，在1300摄氏度的温度下在Al2O3坩埚中加热熔融材料CMSX‑6，并通过感应线圈加热，最后当熔体和壳体的温度达到1500摄氏度时，通过顶部填充方法将熔体倒入壳体中，然后自动关闭加热室，并将模具移入冷却室；步骤6、铸造后，通过水射流切割将涡轮叶片从组件中分离出来，陶瓷其余部分通过喷砂去除，得到单晶涡轮叶。2.根据权利要求1所述的一种单晶叶片的测试方法，其特征在于：所述步骤1中，制备用于温度测量的蜡簇，为了记录温度在铸造过程中，三个陶瓷管被放置在蜡堆中，首先，在陶瓷上画一条线管子，开口端用蜡封闭，然后用火加热尖端移入蜡中直至标记，最后用焊条将蜡和绝缘陶瓷涡轮叶片模具之间蜡焊，管子上的孔通过切断一部分暴露出来。3.根据权利要求1所述的一种单晶叶片的测试方法，其特征在于：所述步骤3中，热电偶的安装，首先将热电偶连接到电线，然后用火测试热电偶的功能，并记下各个热电偶的电线数量，最后将热电偶与氧化铝浆料粘合在一起，使用三个热电偶在整个过程中记录温度，从而可以评估温度梯度。4.根据权利要求1所述的一种单晶叶片的测试方法，其特征在于：所述步骤6中，为了确定涡轮机叶片是否为单晶，对样品进行宏观蚀刻，用以确定晶体取向，包括以下步骤，步骤a、水刀切割后，首先用胶带将涡轮叶片标记上胶带，然后用HCl+H2O2蚀刻表面，然而，由于缺少与酸的接触，胶带的表面没有被蚀刻，将样品用酒精清洗并用热空气干燥，由于胶带中存储的酒精更多，因此在下面的区域会出现水渍；步骤b、观察涡轮机叶片，在启动器中可看到许多定向凝固的晶粒，但是，在猪尾后面没有晶界，这意味着涡轮机叶片由单晶组成。2CN113351829A说明书1/3页一种单晶叶片的制造工艺及其测试方法技术领域[0001]本发明属于合金铸造应用技术领域，具体涉及一种单晶叶片的制造工艺及其测试方法。背景技术[0002]工业燃气轮机行