[发明专利]籽晶法生长单晶叶片工程化应用的籽晶制备工艺

说明书

本发明涉及籽晶法生长单晶叶片工程化应用的籽晶制备工艺，属于高温合金精密铸造技术领域。所述方法包括以下步骤，包括S1，原材料的选取：采用单晶高温合金；S2，籽晶试棒的制备：S21,将步骤S1中的单晶高温合金使用选晶法得到大直径的单晶试棒，再使用单晶试棒切割制备得到目标取向籽晶；S22,将步骤S21中的目标取向籽晶与蜡模试棒组合在一起，通过定向凝固得到籽晶试棒；S23，将步骤S22中的籽晶试棒进行热处理，然后对其宏观腐蚀和单晶完整性检验得到籽晶试棒；S3，籽晶的切割制备。有益效果：操作简单，制造方便；只需检测籽晶试棒取向两次；切割一次，且切割设备简单，精度高，极大提升切割效率，满足批量生产需要。

技术领域

本发明属于高温合金精密铸造技术领域，具体涉及籽晶法生长单晶叶片工程化应用的籽晶制备工艺。

背景技术

单晶高温合金在航空发动机及燃气轮机等领域的重要性越来越凸显，在其铸造单晶叶片时，消除了叶片的晶界，从根本上去除了叶片的裂纹源，极大提升了叶片的持久寿命、蠕变性能及抗热疲劳性能，使航空发动机使用性能进一步提高。由于高温合金存在严重的各向异性，晶体取向偏离积叠轴存在一定的角度偏差，导致叶片的蠕变和疲劳寿命相差数倍甚至几十上百倍，因此单晶叶片晶体取向的偏离对使用性能影响的研究具有重要意义。传统的选晶法制备单晶叶片，虽工艺方法较为简单，但只能制备择优取向[001]单晶叶片，且与积叠轴方向的偏离角分散度较大，严重影响叶片的结构强度和使用寿命。而籽晶法制备单晶叶片，其晶体取向精确度高，可以制备任意取向的单晶叶片，如[011]、[111]，但籽晶工艺复杂，易出现杂晶且籽晶制备难度大，故籽晶法制备单晶叶片还未实现工程化应用。

籽晶法制备单晶叶片的原理是在与激冷铜板接触的模壳底部放置一定晶体取向的籽晶，籽晶的成分与所制备单晶体的成分可以一致，也可以不一致。当高温的合金液与低温的籽晶接触时，籽晶的上部局部熔化，形成完全熔化区和半固态熔融区，完全熔化区的籽晶合金和液态高温合金充分扩散混合达到成分均匀。当单晶生长开始后，随着模壳的向下移动，在定向热流的作用下，通过籽晶的引晶作用，籽晶中的枝晶外延生长，最终得到单晶取向与籽晶取向一致的单晶体。

在已公开的籽晶制备方法中存在操作流程繁琐、特制夹具费用高昂、生产效率低、生产成本高等缺点，不适用于工程化应用。

公开号为CN109916693A的发明创造中公开了一种确定铸造单晶高温合金体取向的方法，通过枝晶方向确定铸态单晶高温合金的晶体取向，但未详细提及不同取向籽晶制备的具体方法。

因此，提出一种籽晶法生长单晶叶片工程化应用的籽晶制备工艺以解决现有技术中存在的不足。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供籽晶法生长单晶叶片工程化应用的籽晶制备工艺，操作简单，制造方便；只需检测籽晶试棒取向两次；切割一次，且切割设备简单，精度高，极大提升切割效率，满足批量生产需要。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本籽晶法生长单晶叶片工程化应用的籽晶制备工艺包括S1，原材料的选取：

S1，采用单晶高温合金；

S2，籽晶试棒的制备：

S21,将步骤S1中的单晶高温合金使用选晶法得到大直径的单晶试棒，再使用单晶试棒切割制备得到目标取向籽晶;

S22, 将步骤S21中的目标取向籽晶与蜡模试棒组合在一起，通过定向凝固得到籽晶预试棒；

S23，将步骤S22中的籽晶预试棒热处理，然后对宏观腐蚀和单晶完整性检验得到籽晶试棒；

S3，籽晶的制备：