一种防止高温合金铸件疏松的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102513506A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102513506A(43)申请公布日2012.06.27(21)申请号201110402941.4B22D27/20(2006.01)(22)申请日2011.12.06(71)申请人中国航空工业集团公司北京航空材料研究院地址100095北京市81号信箱(72)发明人郑亮杨海青张国庆韩波唐定中(74)专利代理机构中国航空专利中心11008代理人陈宏林(51)Int.Cl.B22C9/04(2006.01)B22D27/04(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书77页页(54)发明名称一种防止高温合金铸件疏松的方法(57)摘要本发明是一种防止等轴晶高温合金铸件疏松的方法，该工艺步骤如下：采用传统熔模精密铸造工艺制备蜡型和壳型；将壳型在定向凝固真空感应炉的加热器中加热到合金固液相线范围内的某一温度并保温；将合金重熔并浇注进壳型空腔再以一定速度抽拉出加热器。本发明的特征是壳型温度的选择取决于合金固液范围内枝晶骨架搭建完毕后枝晶间液体保持毛细管沟通的温度，上下壳型加热区选择同一温度，壳型在此温度下抽拉出加热区保证容易产生疏松的枝晶间始终有液体通过毛细管补充，从而改善和消除疏松缺陷。本发明优点是适合普通浇注工艺难以避免产生疏松的铸件结构，壳型在加热器内设置为同一温度，铸件上下端组织趋于一致，可有效减少或消除疏松倾向高的高温合金或结构的等轴晶铸件的疏松缺陷，从而提高铸件合格率。CN102536ACN102513506A权利要求书1/1页1.一种防止等轴晶高温合金铸件疏松的方法，其特征在于：该方法的步骤如下：(1)壳型的制备采用熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型；(2)确定固、液相线和壳型加热与保温温度采用差热分析或扫描量热分析方法确定铸件所用高温合金的固、液相线温度范围；在固、液相线温度区间内，采用等温凝固淬火试验的方法确定所用高温合金枝晶间液体保持毛细管沟通的温度，并将这一温度选为壳型的加热与保温温度；(3)壳型的加热与保温将定向凝固真空感应熔炼炉壳型加热器的上下温区温度均设定于工艺选择的壳型温度，加热到温后保温≥10min，确保壳型温度到温且均匀；(4)重熔与浇注将高温合金锭重熔，当壳型保温时间达到后，在不低于合金液相线温度下将合金液浇注进壳型空腔；(5)浇注后壳型的抽拉浇注后壳型以一定的抽拉速度抽拉出加热区，确保合金枝晶间的液体通过毛细管始终保持沟通，直至壳型全部移出加热区抽拉结束；壳型抽拉出加热区的的抽拉速度为：3mm/min～25mm/min。2CN102513506A说明书1/7页一种防止高温合金铸件疏松的方法技术领域[0001]本发明是一种防止高温合金铸件疏松的方法，属于高温合金精密铸造技术领域。背景技术[0002]燃气涡轮发动机已成为我国军用飞机乃至大飞机发展的重要前提和瓶颈。一直以来高温合金及其零件成型技术都被称为燃气涡轮的心脏而被用来制造燃气涡轮热端部件。作为燃气涡轮内使用的结构铸件，多采用等轴晶合金。等轴晶高温合金铸件有时因铸件结构和合金成分的原因经常引起缩孔、疏松等缺陷。例如，等壁厚厚壁高大铸件和高Ti含量铸造镍基高温合金的疏松形成倾向就很高。目前，等轴晶高温合金铸件成型主要采用普通铸造的方法。普通铸造工艺的壳型温度远低于合金固相线温度，浇注完后无抽拉控制过程。其缺点是：第一、重熔浇注过程无法有针对性的控制疏松；第二、需要设计复杂的浇注系统尽量避免疏松形成，从而浪费原材料；第三、如果合金和铸件结构疏松倾向高，即使通过浇注系统设计和浇注参数的合理组合优化也无法避免疏松缺陷的形成。发明内容[0003]本发明正是针对上述现有技术中存在的缺点而设计提供了一种防止高温合金铸件疏松的方法，其目的是提高改善或消除疏松缺陷，提高铸件合格率，降低成本。[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：[0005]该种防止等轴晶高温合金铸件疏松的方法采用传统熔模精密铸造工艺制备蜡型和壳型，将壳型在定向凝固真空感应炉的加热器中加热到合金固液相线范围内的某一温度并保温，将合金重熔并浇注进壳型空腔再以一定速度抽拉出加热器。壳型温度的选择取决于合金固液范围内枝晶骨架搭建完毕后枝晶间液体保持毛细管沟通的温度，炉内壳型加热器上下加热区选择同一温度，壳型在此温度下以一定速度抽拉出加热区保证容易产生疏松的枝晶间始终有液体通过毛细管补充，从而改善和消除疏松缺陷。本发明方法步骤如下：[0006](1)壳型的制备[0007]采用熔模精密铸造工艺制备铸件的蜡模和壳型；[0008](2)确定固、液相线和壳型加热与保温温度[0009]采用差热分析或扫描量热分析方法确定铸件所用高温合金的固、液相线温度范围；[0010]在固、液相线温度区