[发明专利]限制工件中出现再结晶晶粒的制造金属工件的方法

权利要求书

1.一种通过在模具中铸造金属合金来制造金属工件的方法，其中，在所述铸造之前，确定图表(A1，A2)，根据所述金属工件所经历的温度和塑性变形能条件，所述图表提供在所述金属工件的铸造/凝固过程中出现再结晶晶粒的风险，所述图表通过实施以下步骤来获得：

-(E1，E1’)对测试件(100)进行机械测试，以便根据施加的应力的不同值来表征所述测试件(100)的塑性变形；

-(E2)对所述测试件(100)进行热处理，然后进行宏观蚀刻，以确定测试件(100)中再结晶晶粒的出现与否；和

-(E3，E3’)根据在机械测试过程中测量的应力值计算测试件(100)中的塑性变形能，结合与再结晶晶粒存在与否相关的信息，将塑性变形能随机械测试过程中温度的变化进行绘图，从而构成图表；

然后在模具中进行金属合金的铸造，以使得待制造的所述金属工件所经历的温度和塑性变形能条件小于根据图表(A1，A2)确定的出现再结晶晶粒的风险的给定阈值。

2.根据权利要求1所述的制造金属工件的方法，其中，对所述测试件(100)进行的所述机械测试是在断裂前中断的牵引测试。

3.根据权利要求1或2所述的制造金属工件的方法，其中，所述机械测试是在外加温度下进行的。

4.根据权利要求3所述的制造金属工件的方法，其中，所述塑性变形能的计算由所述测试件在所述牵引测试过程中所经历的总塑性变形来确定。

5.根据权利要求1所述的制造金属工件的方法，其中，所述机械测试是在外加变形速率和外加冷却速率下进行的。

6.根据权利要求5所述的制造金属工件的方法，其中，所述塑性变形能的计算由所述测试件在所述机械测试中所经历的总塑性变形来确定，所述总塑性变形由所述测试件在所述机械测试过程中所经历的弹性变形和热膨胀来确定。

7.根据权利要求1或2所述的制造金属工件的方法，其中，图表(A1，A2)的制作包括，在计算塑性变形能(E3，E3’)之后，通过所述机械测试的数字模拟来验证(E4)所述计算的步骤，这一步骤包括以下子步骤：

-对至少一个简化工件进行铸造测试，该简化工件具有代表待制造金属工件的几何构造的几何构造；

-对所述简化工件进行热处理，然后进行宏观蚀刻，以确定简化工件中再结晶晶粒的存在与否；

-对简化工件的铸造进行数字模拟以及计算冷却过程中所述工件中的塑性变形能；

-将塑性变形能的计算值绘制成图表，以及如果简化工件中再结晶晶粒的存在与否与根据图表确定的出现再结晶晶粒的风险一致，则确定图表的有效性。

8.根据权利要求1或2所述的制造金属工件的方法，其中，所述铸造和凝固条件包括以下参数：

-基座设定点温度；

-将铸模从熔炉的热区拉到冷区的速率；和

-在铸模周围绝热体的使用。

9.根据权利要求7所述的制造金属工件的方法，其中，所述金属工件是涡轮叶片，并且其中，简化工件(100)包括代表所述涡轮叶片的几何构造的几何构造。

10.根据权利要求1或2所述的制造金属工件的方法，其中，所述金属工件由AM1、DS200或CMSX-4合金制成。

11.根据权利要求1或2所述的制造金属工件的方法，其中，热处理步骤(E2)在1200℃以上的温度下进行。

12.根据权利要求5所述的制造金属工件的方法，其中，所述变形速率以变形的％计在10^-6/s和10^-4/s之间，和/或所述冷却速率在10℃/min和40℃/min之间。