[实用新型]一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装

说明书

技术领域

本实用新型属于熔炼工装技术领域，具体涉及一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装。

背景技术

燃气轮机作为一种动力机械，广泛用于航空、发电、原油和天然气输送、交通运输以及冶金，化工等部门。燃气轮机叶片在服役过程中遭受高温氧化和热腐蚀破坏，为提高叶片使用寿命，保证燃气轮机的安全稳定运行，采用防护性涂层是目前最有效的办法。NiCrAlYSi为常见的高温防护涂层，与基体具有很好的粘附性和较低的互扩散性，而且有很好的抗高温氧化，抗热腐蚀性能，以及高的韧性和抗热疲劳强度。广泛用于航空等各类燃气轮机热端部件，如涡轮机工作叶片、导向热片、燃烧室等部件。近年来，随着我国航空事业发展，NiCrAlYSi合金靶材的需求量增大，同时具有很重要的战略意义。

NiCrAlYSi防护涂层是其合金靶材通过多弧离子镀、电子束物理气相沉积、溅射等喷涂方法，基体上加很高的负偏压，利用气体放电使气体或被蒸发的物质部分离化，在气体离子或者被蒸发物质离子轰击作用的同时把NiCrAlYSi合金靶材的蒸发物质或者反应物沉积在基片上。所以，NiCrAlYSi合金靶材的制备和质量保证是NiCrAlYSi防护涂层使用的基础，是基片上NiCrAlYSi防护涂层稳定性的有力保障。NiCrAlYSi合金靶材的制备通常是采用真空熔炼和铸造技术，但是在制备过程中生产效率较低，合金铸锭中存在大量的缩孔和疏松等缺陷，严重制约着NiCrAlYSi防护涂层的使用和发展。

NiCrAlYSi为高温合金，普通铸造过程中，存在铸件局部和整体的冷却不平衡，破坏了熔体的顺序凝固，容易在铸件中产生缺陷如缩孔、缩松以及在铸件中形成残余应力。所以制备出的NiCrAlYSi合金靶材铸锭只能使用底部三分之一的材料，其余材料只能进行重熔或直接报废，这样不仅生产效率低而且造成材料和能源浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装。该工装具有结构简单、使用可靠性高、成本低廉、重复操作性强等特点。该工装在石墨模具上端设置保温冒口，保温冒口在合金液浇注过程中起到引流作用，并对合金液进行保温，使上部的合金液流动性增加；设置氧化铝砂，能够对浇入石墨模具中的合金液进行保温，降低合金液在石墨模具顶部靠近内壁位置的凝固速度，使顶部合金液的流动性增加，对底部的合金进行补缩；在石墨模具外螺旋缠绕冷却水管，能够对石墨模具中下部进行冷却，控制合金凝固时的热流速率和方向。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装，其特征在于，包括上端开口的钢桶，所述钢桶的底部上方设置有石墨垫板，所述石墨垫板上方设置有石墨模具，所述石墨模具的上端设置有与石墨模具相配合的保温冒口，所述石墨模具的外壁螺旋缠绕有冷却水管，所述冷却水管的一端穿出钢桶作为进水口，冷却水管的另一端穿出钢桶作为出水口，所述进水口位于出水口的下方，所述钢桶内且位于石墨模具的外侧填充有氧化铝砂，所述氧化铝砂的顶端高度不超过石墨模具的上端。

上述的一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装，其特征在于，所述石墨垫板的厚度为10mm～15mm，石墨垫板为圆板，所述石墨模具的横截面为圆形，石墨垫板的直径比石墨模具的外径大50mm～100mm。

上述的一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装，其特征在于，所述石墨垫板的上方设置有用于封堵石墨模具底部的石墨垫片。

上述的一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装，其特征在于，所述保温冒口的材质为耐火砖，保温冒口的高度为50mm～70mm。

上述的一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装，其特征在于，所述冷却水管的底部与石墨模具底部之间的垂直距离为30mm～50mm，冷却水管的顶部位于石墨模具中心往上30mm～50mm，冷却水管螺旋缠绕的螺距为2mm～5mm。

上述的一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装，其特征在于，所述冷却水管为截面为方形的铜管，所述铜管的截面外边长为5mm～10mm，壁厚为0.5mm～1mm。

上述的一种铸造NiCrAlYSi合金靶材的工装，其特征在于，所述石墨模具的内径为50mm～80mm，高度为200mm～300mm，壁厚为10mm～15mm。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的工装具有结构简单、使用可靠性高、成本低廉、重复操作性强等特点。