[发明专利]一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳及其制造方法

说明书

本发明公开一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳，包括依次连接的一级放大器、一级引晶段、二级放大器和二级引晶段，一级放大器和二级放大器均为两端开口的圆锥形壳体，一级引晶段和二级引晶段均呈两端开口的圆柱形壳体，一级放大器直径较大的一端与一级引晶段密封连接，一级引晶段的另一端密封连接有圆环形挡板，圆环形挡板的内圈与二级放大器直径较小的一端密封连接，二级放大器直径较大的一端与二级引晶段的一端密封连接。一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的制造方法，首先制造蜡模，并在蜡模外壁涂挂陶瓷，然后经脱蜡和焙烧得到模壳。本发明籽晶法单晶生长取向精确控制模壳及制造方法提高了籽晶法制备单晶合金的生产效率。

技术领域

本发明涉及单晶生长设备技术领域，特别是涉及一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳及其制造方法。

背景技术

单晶合金的制备主要是应用定向凝固工艺，采用螺旋选晶法和籽晶法得到所需合金的单晶组织。螺旋选晶法是现在普遍应用的单晶制备方法，螺旋选晶法是指通过螺旋型晶体生长通道与晶粒在单向热流条件下择优生长的耦合作用逐渐淘汰晶粒制备单晶体的方法。籽晶法是指在选取的优良的单晶体上切取一定晶体取向的籽晶，采用在籽晶表面外延生长出单晶体，所制得单晶体的晶体取向与籽晶的晶体取向一致。

选晶法的优点是工艺简单，不易产生杂晶，但缺点是只能制备合金择优生长取向的单晶组织，晶体取向得不到控制。籽晶法的优点是可以精确控制晶体取向，但缺点是成本比较高，工艺复杂，容易产生杂晶，控制难度大，且传统籽晶法所用籽晶为圆柱体结构，籽晶二次取向不易标定。

发明内容

本发明的目的是提供一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳及其制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低籽晶法的成本，提高籽晶法制备单晶合金的生产效率，并避免籽晶法中杂晶的产生。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳，包括依次连接的一级放大器、一级引晶段、二级放大器和二级引晶段，所述一级放大器和所述二级放大器均为两端开口的圆锥形壳体，所述一级引晶段和所述二级引晶段均呈两端开口的圆柱形壳体，所述一级放大器直径较大的一端与所述一级引晶段密封连接，所述一级引晶段的另一端密封连接有圆环形挡板，所述圆环形挡板的内圈与所述二级放大器直径较小的一端密封连接，所述二级放大器直径较大的一端与所述二级引晶段的一端密封连接。

优选地，所述一级放大器的锥度大于所述二级放大器的锥度，所述一级放大器的底面直径与所述二级放大器的底面直径相等。

优选地，所述一级引晶段的直径和所述二级引晶段的直径相等。

优选地，所述二级放大器的锥度为20°-30°。

优选地，所述一级引晶段的长度和所述二级引晶段的长度均为10-15mm。

优选地，所述一级放大器的长度为籽晶高度的1/3。

优选地，所述一级放大器、所述一级引晶段、所述二级放大器、所述圆环形挡板和所述二级引晶段的材料均为陶瓷。

优选地，所述一级放大器、所述一级引晶段、所述二级放大器、所述圆环形挡板和所述二级引晶段一体成型。

本发明还提供一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的制造方法，包括以下步骤：

(1)制作籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的模具制作籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的蜡模；所述模具设置有注蜡嘴、流通腔和若干个与所述籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的形状相同的空腔，所述空腔均一端与所述流通槽连通，所述空腔另一端连通有缓冲腔；

(2)在所述蜡模的外壁涂挂10mm厚的陶瓷耐火材料，然后将涂挂有陶瓷耐火材料的蜡模的开口较大的一端朝下放置于脱蜡釜中进行脱蜡；

(3)脱蜡完成后，将陶瓷耐火材料形成的壳体放置在1000℃的卧式炉中焙烧10h后得到籽晶法单晶生长取向精确控制模壳。