一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法.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CN109648065A(43)申请公布日2019.04.19(21)申请号201910104367.0(22)申请日2019.02.01(71)申请人中国科学院金属研究所地址110016辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人杨彦红孟杰王新广周亦胄孙晓峰(74)专利代理机构沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234代理人张志伟(51)Int.Cl.B22D27/20(2006.01)B22C9/04(2006.01)C30B33/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法(57)摘要本发明涉及熔模铸造技术，具体为一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法。该评定方法的具体步骤如下：(1)设计具有不同厚度变截面的模具，将陶瓷材料与蜡进行组合，并制成相应的模壳；(2)在定向凝固炉中制成多种合金的单晶铸件；(3)将单晶铸件在一定温度下进行真空热处理；(4)分析铸件中各横截面中再结晶形成比例，定量评价单晶合金的再结晶形成能力。再结晶形成的壁厚越薄，且再结晶所占比例越大，表明合金的再结晶形成倾向性越强。从而，在不改变凝固条件以及不使用模拟技术的前提下，可以定量表征不同单晶高温合金再结晶的形成能力。CN109648065ACN109648065A权利要求书1/2页1.一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法，其特征在于，根据相变动力学的经典理论，合金凝固过程中金属材料与陶瓷材料热膨胀系数的差异，在单晶合金中预施加内应力，单晶合金受凝固收缩应力，凝固收缩应力由陶瓷材料与合金线膨胀系数差异而形成，采用形成不同壁厚单晶高温合金铸件的模具，通过壁厚的变化调整单晶合金所受应力的大小；借助热处理形成再结晶，通过观察热处理后空心单晶试棒再结晶出现的壁厚和横截面中再结晶所占比例大小，评定单晶高温合金再结晶形成倾向性。2.按照权利要求1所述的单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法，其特征在于，再结晶形成的壁厚越薄，且再结晶所占比例越大，表明合金的再结晶形成倾向性越强。3.按照权利要求1所述的单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法，其特征在于，每个模具具有不同的壁厚和恒定的高度：变截面壁厚0.1～2mm，高度为10～30mm。4.按照权利要求1所述的单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法，其特征在于，每个模具具有不同的外径和固定的内径：外径为14.5～16mm，内径为14mm。5.按照权利要求1所述的单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法，其特征在于，沿自下而上的定向凝固方向，模具的截面壁厚由2mm沿阶梯形逐渐缩减到0.1mm，而后再沿阶梯形逐渐增加至2mm；其中，壁厚缩减的阶梯形台阶数与壁厚增加的阶梯形台阶数相同，均为1～5阶。6.按照权利要求1所述的单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法，其特征在于，定向凝固所制备的单晶高温合金中心为氧化硅基陶瓷型芯或氧化铝。7.按照权利要求1所述的单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法，其特征在于，被评价材料为镍基单晶高温合金，用于评价壁厚对杂晶形成的影响。8.按照权利要求1所述的单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)模具设计模具为环形空心结构，模具具有不同的壁厚和恒定高度，沿自下而上的定向凝固方向，其截面壁厚由2mm沿阶梯形逐渐缩减到0.1mm，而后再沿阶梯形逐渐增加至2mm，每段台阶的高度均为10～30mm，壁厚缩减的阶梯形台阶数与壁厚增加的阶梯形台阶数相同；模具空心处用于放置氧化硅基或氧化铝基陶瓷型芯；(2)蜡膜模组制备使用模具将氧化硅基或氧化铝基陶瓷型芯材料与石蜡一同压制蜡模，将蜡模按辐射状沿圆周摆放方式与浇注系统粘结装配成蜡膜模组；(3)陶瓷模壳制备采用传统制作陶瓷模壳的工艺制备模壳，然后将模壳放入马弗炉中加热到800～1000℃，保温1～5小时后，获得合格的陶瓷模壳；(4)合金浇注在相同的凝固条件下，浇注不同的单晶高温合金，制备出不同壁厚的单晶高温合金铸件；(5)合金真空热处理在相同的热处理条件下，对浇注完不同材料的单晶高温合金进行真空热处理，使单晶高温合金在热处理过程中形成再结晶；2CN109648065A权利要求书2/2页(6)再结晶观察将单晶铸件和进行宏观腐蚀和横截面观察，观察再结晶出现的壁厚和截面中再结晶所占比例；通过对比不同单晶高温合金再结晶出现的壁厚和相同壁厚时再结晶所占比例，定量分析热处理过程中合金再结晶形成倾向性。3CN109648065A说明书1/4页一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法技术领域：[0001]本发明涉及熔模铸造技术，具体为一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法。背景技术