一种防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法.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CN109604526A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201910044561.4C30B11/00(2006.01)(22)申请日2019.01.17C30B29/52(2006.01)C22C19/05(2006.01)(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)发明人杨彦红梁静静孟杰周亦胄孙晓峰(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.B22C9/08(2006.01)B22C9/22(2006.01)B22C9/04(2006.01)B22D27/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法(57)摘要本发明涉及高温合金单晶叶片制备技术领域，具体为一种防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法。该方法步骤如下：(1)单晶高温合金转动叶片模具设计时，在易形成杂晶缺陷的位置设置保温冒口；(2)将具有保温冒口的单晶高温合金转动叶片蜡模进行挂浆、淋砂；(3)将熔融石蜡重新涂挂于保温冒口上，再将蜡模进行挂浆、淋砂、脱蜡后烧结制成刚玉模壳；(4)将刚玉模壳置于定向凝固炉中进行凝固，制备单晶高温合金转动叶片。本发明可使单晶高温合金转动叶片缘板处过冷度大大减小，从而降低杂晶缺陷的形成，具有制备工艺简单，成本低廉等特点，从而有利于提高单晶高温合金转动叶片的合格率。CN109604526ACN109604526A权利要求书1/1页1.一种防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)单晶高温合金转动叶片模具设计时，在易形成杂晶缺陷的位置设置保温冒口；(2)将具有保温冒口的单晶高温合金转动叶片蜡模进行挂浆、淋砂；(3)将熔融石蜡重新涂挂于保温冒口上，再将蜡模进行挂浆、淋砂、脱蜡后烧结制成刚玉模壳；(4)将刚玉模壳置于定向凝固炉中进行凝固，制备单晶高温合金转动叶片。2.按照权利要求1所述的防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法，其特征在于，该方法采用防止单晶高温合金转动叶片缘板杂晶缺陷模壳结构，在形成单晶叶片缘板的内层陶瓷型壳中设置一体成形的预设冒口，一体成形的预设冒口位于单晶叶片缘板的顶部边缘处；同时，位于单晶叶片缘板底部、侧面以及一体成形的预设冒口外部的内层陶瓷型壳，其外围设置外层陶瓷型壳，外层陶瓷型壳与所述内层陶瓷型壳之间形成空腔结构。3.按照权利要求1或2所述的防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法，其特征在于，步骤(1)中，在单晶高温合金转动叶片缘板处设置一个保温冒口，其中单晶叶片单侧缘板尺寸范围：长15～85mm×宽10～35mm×厚2～10mm，保温冒口尺寸与叶片缘尺寸相适应，保温冒口尺寸范围：长5～50mm×宽5～15mm×厚0.5～10mm。4.按照权利要求1或2所述的防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法，其特征在于，步骤(3)中，将石蜡在50～80℃融化，并对保温冒口处进行涂刷，厚度为0.1～5mm；重新涂挂模壳浆料后，在850～1000℃烧结成型刚玉模壳，烧结时间为1～3小时，烧结过程中，石蜡挥发后在保温冒口附近形成空腔结构，通过控制空腔的大小调整局部凝固温度场。5.按照权利要求1所述的防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法，其特征在于，步骤(4)中，将单晶高温合金转动叶片在真空定向凝固炉中进行定向凝固，在真空度为0.01～10Pa，浇注温度为1450～1650℃，拉速为1～9mm/min条件下进行定向凝固，通过控制拉速、控制局部凝固的温度场，从而降低单晶叶片缘板处的杂晶形成倾向。2CN109604526A说明书1/4页一种防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法技术领域：[0001]本发明涉及高温合金单晶叶片制备技术领域，具体为一种防止单晶高温合金转动叶片杂晶缺陷形成的方法。背景技术：[0002]单晶高温合金叶片是航空发动机中的关键部件，合金的性能对发动机的效率起到非常关键作用。随着单晶高温合金中W、Ta、Re、Ru等难熔元素含量不断提高及单晶高温合金叶片的复杂化，使得铸造单晶高温合金叶片凝固缺陷出现的几率加大，如：单晶叶片特别是复杂结构单晶高温合金叶片中的缘板杂晶缺陷(见图2)。我国单晶高温合金叶片生产的合格率极低，约为发达国家的1/4～1/5，其中杂晶缺陷所占有比例很高，已经成为我国叶片生产的限制环节，致使单晶高温合金叶片的成本居高不下。[0003]目前，控制单晶高温合金叶片缘板杂晶的方法主要有引晶法、包裹陶瓷纤维(如硅酸铝棉等)。其中，引晶法采用在组装蜡树时，在叶片蜡模上粘贴引晶条，利用引晶