[发明专利]一种实心双联单晶导向叶片的精密铸造方法

说明书

本发明公开一种实心双联单晶导向叶片的精密铸造方法，包括压制实心双联单晶导向叶片蜡模，压制螺旋选晶器、引晶块以及浇道系统；将螺旋选晶器的起始端和底盘连接，螺旋选晶器的螺旋端和引晶块连接，引晶块与叶片蜡模叶盆侧缘板组合到一起，补缩块和叶片蜡模的叶盆侧大缘板连接到一起，在引晶块和叶片蜡模的叶盆侧小缘板间连接引晶条，内浇道连接浇道盘和叶片蜡模小缘板的安装板顶端，组合成实心双联单晶导向叶片蜡模模组；对叶片蜡模模组逐层涂挂耐火涂料后进行脱蜡和烧结，制成型壳；利用型壳制备实心双联单晶导向叶片。本发明的方法使叶片单晶组织顺序凝固，可实现实心双联单晶导向叶片的精密铸造成型，可有效控制叶片的晶体缺陷。

技术领域

本发明属于航空发动机涡轮叶片精密铸造技术领域，具体涉及一种实心双联单晶导向叶片的精密铸造方法。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机最关键的热端部件之一，单晶合金涡轮叶片的应用显著促进了发动机效率的增加，促进了航空发动机技术的进步。单晶涡轮叶片制造技术是航空发动机技术发展的关键核心技术之一，英美等航空强国一直投入大量的资源进行单晶涡轮叶片技术开发。涡轮叶片一般分为工作叶片和导向叶片，导向叶片作为静子件存在，其结构较为复杂，为进一步提高涡轮效率及结构强度，双联导向叶片是今后的发展趋势。导向叶片主要由上缘板、叶身及下缘板组成，缘板尺寸较大及结构复杂，叶身较薄且和缘板壁厚转接差较大，叶片为无余量精密铸造，尤其双联导向叶片，其结构复杂程度对单晶叶片的晶体生长、疏松控制、再结晶控制，以及尺寸的控制带来较大的挑战，叶片制备难度较大，合格率较低。

目前，双联单晶导向叶片的研制技术仅有少数航空发动机技术强国掌握，并且相关技术细节高度保密，很难从公开的文献及报道中查到。

我国单晶导向叶片主要为单联结构，采用单联叶片分体铸造、组合焊接的方法成型。随着对发动机效率及长期服役需求的提升，分体铸造单晶导向叶片方法所带来的涡轮效率损失问题引起越来越大的关注。因此，对单晶双联导向叶片的技术需求越趋强烈，新设计的发动机涡轮导向叶片已经趋向于采用双联成型的方法制备，然而，由于双联导向叶片结构复杂、体积较大，在单晶制备过程中极易引起杂晶、疏松、再结晶等冶金缺陷，双联导向叶片涉及到的精密铸造方法是影响这类缺陷的主要因素，因此掌握双联导向叶片精密铸造方法可有效解决双联导向叶片制备问题。

发明内容

鉴于现有技术的上述情况，本发明的目的是提供一种实心双联单晶导向叶片的精密铸造方法，以解决晶体缺陷及尺寸问题，实现实心双联单晶导向叶片铸造成形。

本发明的上述目的是利用以下技术方案实现的：

一种实心双联单晶导向叶片的精密铸造方法，包括以下步骤：

压制实心双联单晶导向叶片蜡模，压制螺旋选晶器、引晶块以及浇道系统，所述浇道系统包括底盘、中柱管、浇道盘、浇口杯和内浇道；浇口杯、浇道盘和底盘通过中柱管连接到一起，构成主体框架，起主要承力部分，同时浇口杯和浇道盘形成金属充型通道，底盘在涂制过程中形成一水平底板，便于和单晶炉内的水冷结晶盘紧密贴合。

随后将螺旋选晶器的起始端和底盘连接，螺旋选晶器的螺旋端和引晶块连接，引晶块与实心双联单晶导向叶片蜡模叶盆侧缘板组合到一起，使螺旋端选出的晶粒通过引晶块在叶身上实现顺序凝固，使单晶组织往叶身上生长，引晶条连接引晶块和叶片蜡模的叶盆侧小缘板，使小缘板处晶体生长和叶身生长顺序保持同步，完成叶片单晶的生长。补缩块和叶片蜡模的叶盆侧大缘板连接到一起，使补缩快位于大缘板最后凝固部位，实现大缘板处金属的补缩，消除大缘板最后凝固部位的疏松缺陷。内浇道连接浇道盘和叶片蜡模的小缘板的安装板顶端，实现金属由浇道盘充型到叶片部位，并实现小缘板顶面最后凝固部位的补缩；最终组合形成实心双联单晶导向叶片蜡模模组。

对实心双联单晶导向叶片蜡模模组逐层涂挂耐火涂料，经干燥硬化后进行脱蜡和烧结，完成型壳制备(得到实心双联单晶导向叶片型壳)；

利用得到的实心双联单晶导向叶片型壳进行实心双联单晶导向叶片的制备。