一种制备镍基单晶高温合金的方法.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CN108411370A(43)申请公布日2018.08.17(21)申请号201810235105.3(22)申请日2018.03.21(71)申请人上海应用技术大学地址200235上海市徐汇区漕宝路120号(72)发明人徐家跃梁肖肖田甜(74)专利代理机构上海申汇专利代理有限公司31001代理人吴宝根(51)Int.Cl.C30B29/52(2006.01)C30B11/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种制备镍基单晶高温合金的方法(57)摘要本发明提供了一种制备镍基单晶高温合金的方法，先将母合金进行前处理，去除表面氧化层，超声清洗，干燥；其次将一定取向的籽晶置于氧化铝坩埚底部，母合金棒放入坩埚；最后将装有母合金的坩埚放于下降炉中，炉内温度设定高于含有镍的母合金熔点50-100℃，熔融母合金和籽晶顶部，固液界面温度梯度控制在200-250K/cm，坩埚的下降速度为2cm/h。单晶整个生长过程均在真空条件下进行，真空度应控制在1×10-3Pa。采用本发明的方法制备的镍基单晶高温合金微观组织形貌为典型的枝晶结构，基本呈现"十"字型规整排列，合金具有较好的高温氧化性能。本发明的工艺设备简单，便于操作，温场稳定。CN108411370ACN108411370A权利要求书1/1页1.一种制备镍基单晶高温合金的方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将含有镍的母合金进行前处理，去除表面氧化层，然后超声清洗、干燥备用；(2)将一定取向的籽晶置于坩埚底部；所述的晶种的取向为<001>；(3)将含有镍的母合金棒放入坩埚内，密封坩埚；(4)将置放含有镍的母合金的坩埚置入下降炉中，炉内温度设定高于含有镍的母合金熔点50-100℃，熔融含有镍的母合金及籽晶顶部；(5)固液生长界面的温度梯度控制在200-250K/cm，坩埚下降速度为2cm/h；(6)晶体生长过程在真空条件下进行，真空度为1×10-3Pa。；(7)单晶生长结束，下降炉冷却至室温，单晶棒出炉，获得镍基单晶高温合金。2.根据权利要求1所述的一种制备镍基单晶高温合金的方法，其特征在于：下降炉中可放置两个以上的坩埚。3.根据权利要求1所述的一种制备镍基单晶高温合金的方法，其特征在于：所述的坩埚为氧化铝坩埚。2CN108411370A说明书1/3页一种制备镍基单晶高温合金的方法技术领域[0001]本发明属于材料学领域，涉及单晶生长技术，具体来说是一种制备镍基单晶高温合金的方法。背景技术[0002]镍基单晶高温合金具有优异的机械以及抗高温氧化性能，目前被广泛的应用于航空发动机涡轮叶片上。随着航空发动机的推动比及进口温度的不断提高，对发动机材料的使用性能提出了更高要求。在过去的几十年里，镍基单晶高温合金的耐高温性能有了显著提高，通常是通过改进高温合金成分，或者是改进制备方法，比如定向凝固和单晶技术的发展；为了优化合金的蠕变性能，高温合金中加入了大量的W，Ta，Mo等难容元素，同时加入晶界强化元素C，B，Hf等。目前，镍基单晶高温合金发展到第六代，通过铼元素含量进行划分：不含铼为第一代；含铼2％为第二代；含铼4％为第三代；第四代和第五代中分别加入了2-3％和5-6％的Ru元素；TMS-238是日本研发的第六代镍基单晶高温合金，1120℃/137MPa蠕变条件下蠕变时间达1000h。镍基单晶高温合金作为航空发动机材料一直会是关注的热点。[0003]镍基单晶高温合金在凝固的过程中，表现出择优取向，择优取向存在使镍基单晶高温合金材料的性能显著下降，因此在镍基单晶高温合金生长的过程中取向的控制尤为重要。镍基单晶高温合金的制备方法包括选晶法和籽晶法两种，选晶法生长要借助选晶器，在整个生长过程中仅允许一个晶粒生长的过程，这是一种晶粒淘汰机制制备单晶高温合金的方法；籽晶法利用一定取向的籽晶，由籽晶引发晶体生长的过程，此方法制备的单晶体取向与籽晶取向一致。由于选晶法晶体取向难控制，影响单晶高温合金性能，而籽晶法可以控制晶体的取向，单从这方面来说，籽晶法优于选晶法。发明内容[0004]针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种制备镍基单晶高温合金的方法，所述的这种制备镍基单晶高温合金的方法要解决现有技术中的制备镍基单晶高温合金的方法工艺复杂、合金的高温氧化性能不佳的技术问题。[0005]本发明提供了一种制备镍基单晶高温合金的方法，包括如下步骤：[0006](1)将含有镍的母合金进行前处理，去除表面氧化层，然后超声清洗、干燥备用；[0007](2)将一定取向的籽晶置于坩埚底部；所述的晶种的取向为<001>；[0008](3)将含有镍的母合金棒放入坩埚内，密封坩埚；[0009](4)将置放含有镍的母合金的坩埚