一种减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法.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CN109351951A(43)申请公布日2019.02.19(21)申请号201811446304.5(22)申请日2018.11.29(71)申请人中国科学院金属研究所地址110015辽宁省沈阳市沈河区文化路72号(72)发明人姜卫国肖久寒李凯文楼琅洪(74)专利代理机构沈阳晨创科技专利代理有限责任公司21001代理人张晨(51)Int.Cl.B22D27/04(2006.01)C30B11/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法(57)摘要本发明的目的在于提供一种减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法，其特征在于：将叶片平台高处位置置于靠近模壳中心的位置，平台低处位置靠近定向凝固炉的炉壁处，利用横向梯度降低方向与枝晶间补缩方向相反的原理，平台高处先凝固，保证其枝晶间得到叶身处合金液的补缩，从而避免高处平台产生表面凝固疏松，以提高单晶叶片质量。CN109351951ACN109351951A权利要求书1/1页1.一种减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法，其特征在于：将叶片平台高处位置置于靠近模壳中心直浇道的位置，平台低处位置靠近定向凝固炉的炉壁处，利用横向梯度降低方向与枝晶间补缩方向相反的原理，平台高处先凝固，保证其枝晶间得到叶身处合金液的补缩，以避免高处平台产生表面凝固疏松。2.按照权利要求1所述减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法，其特征在于，具体工艺步骤如下：1)、将叶片平台高处位置靠近模壳中心直浇道位置，平台低处位置靠近定向凝固炉的炉壁位置，采用该方式进行蜡模组合；2)、采用精密铸造工艺制备单晶铸件模壳；3)、采用定向凝固技术制备单晶铸件。3.按照权利要求1所述减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法，其特征在于，步骤2)中，精密铸造制壳工艺为：面层涂料采用320目氧化铝粉与硅溶胶溶液制备，粉液质量比为3.0-3.5：1，撒砂材料为氧化铝砂，第一层为80目砂，第二层为60目砂，第三层为32目砂，第四-七层为24目砂，最后封浆层采用面层涂料。4.按照权利要求1所述减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法，其特征在于，步骤2)中，蜡模采用蒸汽法脱除，蒸汽温度为150℃-170℃，压力3-7个大气压，时间为1-5分钟。5.按照权利要求1所述减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法，其特征在于：步骤2)中，脱蜡后将模壳放入焙烧炉中进行焙烧，焙烧温度为850-1050℃，保温时间为3-6小时，炉冷后对模壳进行清洗。6.按照权利要求1所述减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法，其特征在于：将模壳直接装入定向凝固炉中进行定向凝固工序，保温炉温度1450-1520℃，定向凝固抽拉速度控制在1-6毫米/分钟；定向凝固结束后取出模壳，清除模壳后即得到定向凝固件成品。2CN109351951A说明书1/3页一种减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法技术领域[0001]本发明属于高温合金领域，特别涉及单晶高温合金部件制备领域，提供一种减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法。背景技术[0002]单晶高温合金由于消除了横向和纵向晶界，因而具有良好的抗高温蠕变性能和抗疲劳性能，在航空发动机及燃气轮机领域应用日益广泛。单晶高温合金铸件通常采用定向凝固工艺制备，在叶片的凝固过程中，由于叶片厚大平台的存在，导致铸件的诸多凝固缺陷的产生，如杂晶、小角度晶界、雀斑、表面疏松等。围绕着凝固缺陷控制的问题，人们在高温合金成分设计和定向凝固技术的改进方面开展了大量的研究，主要工作集中在难熔元素的控制、微量元素的添加及凝固温度梯度的提高等。通常情况下，定向凝固过程中的枝晶间存在补缩通道，使液体补缩可以持续到凝固结束，因此缩松缺陷明显减少。但是在单晶叶片平台处得不到充分的补充，容易形成表面疏松，而缩松容易引起应力集中，导致叶片的力学性能下降，这将造成叶片合格率的下降，大大增加了叶片的成本。因此，如何解决叶片平台处疏松缺陷是单晶叶片制备过程中急需解决的问题。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法，以提高航空发动机及燃气轮机用单晶叶片的质量。[0004]本发明技术方案如下：[0005]一种减少单晶叶片平台疏松缺陷的工艺方法，其特征在于：将叶片平台高处位置置于靠近模壳中心的位置，平台低处位置靠近定向凝固炉的炉壁处，利用横向梯度降低方向与枝晶间补缩方向相反的原理，平台高处先凝固，保证其枝晶间得到叶身处合金液的补缩，从而避免高处平台产生表面凝固疏松(见图1)。[0006]本发明工艺路线：[0007]1)、将叶片平台高处位置靠近模壳中心直浇道位置，平台低处位置靠近定向凝固炉的炉壁位置，采用该方式进行蜡模组合；[0008]2)、采用精