[发明专利]一种轻量化点阵结构单晶高温合金铸件的制备方法

说明书

本发明的目的在于提供一种轻量化点阵结构的单晶高温合金铸件的制备方法，具体为：1)、制备点阵结构铸件模型；2)、将模型一端组合上螺旋选晶器蜡模或籽晶蜡模，将模型置于半封闭蜡皮中，半封闭蜡皮与模型间保持一定空间距离，半封闭蜡皮为上端开口下端密闭的结构；3)、利用精密铸造工艺及涂料静置沉积工艺制备点阵结构件中的陶瓷模芯；4)、利用精密铸造涂料制壳工艺制备整体模壳；5)、对模壳进行脱蜡；6)、对脱蜡后的模壳进行高温焙烧，制备模壳；7)、利用定向凝固工艺制备单晶铸件；8)、清理铸件并脱除陶瓷模芯，最后得到点阵复杂结构单晶高温合金铸件。

技术领域

本发明属于高温合金领域，涉及一种轻量化超复杂点阵结构单晶高温合金铸件的制备方法。

背景技术

高温合金具有良好的抗氧化性、抗腐蚀性、抗冷热疲劳及较高的高温力学性能，在能源领域、动力领域、航空航天领域及石油化工领域有着广泛的应用。单晶高温合金由于去除了横向晶界的影响，其抗疲劳能力及高温力学性能显著提高，广泛应用于动力系统中先进热端部件的制备。由于单晶高温合金通常为镍基合金，密度较大，通常大于8克/厘米³，这大大限制了其应用范围。

点阵结构作为重要轻量化结构，在航天、航空、车辆、船舶等领域应用日益广泛。这一类结构特点决定了其具有重量轻、抗冲击、热交换、吸能缓冲等综合的性能。传统镁、铝合金零件在高速摩擦产生的高温下极易氧化，陶瓷基复合材料难以在高温下承受较大载荷且加工成本昂贵，而钛合金、钛铝基金属间化合物抗氧化、抗腐蚀及高温力学性能较差。单晶高温合金具有良好的高温力学性能、抗冷热疲劳能力、抗氧化性能、抗疲劳等优良性能，具有良好的应用前景。由于这一类铸件结构通常非常复杂，通常只能采用机加工及焊接工艺制备。因此，如何制备具有点阵结结构单晶高温合金铸件仍然是目前急需解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻量化超复杂点阵结构的单晶高温合金铸件的制备方法。

本发明技术方案如下：

一种轻量化点阵结构单晶高温合金铸件的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)、制备点阵结构铸件模型；

2)、将模型一端组合上螺旋选晶器蜡模或籽晶蜡模，将模型置于半封闭蜡皮中，半封闭蜡皮与模型间保持一定空间距离，半封闭蜡皮为上端开口下端密闭的结构；

3)、利用精密铸造工艺及涂料静置沉积工艺制备点阵结构件中的陶瓷模芯(点阵结构内部型芯)；

4)、利用精密铸造涂料制壳工艺制备整体模壳；

5)、对模壳进行脱蜡；

6)、对脱蜡后的模壳进行高温焙烧，制备模壳；

7)、利用定向凝固工艺制备单晶铸件；

8)、清理铸件并脱除陶瓷模芯，最后得到点阵复杂结构单晶高温合金铸件。

作为优选的技术方案：

步骤1)中，采用3D打印工艺制备点阵结构铸件模型，模型的材质为蜡模、树脂模中的一种。

步骤2)中，定向凝固用螺旋选晶器蜡模的起晶段高度15-30mm，直径10-20mm，螺旋段直径3-8mm，高度20-40mm；若定向凝固采用籽晶，则籽晶蜡模的高度为15-30mm，直径10-20mm。

步骤2)中，半封闭蜡皮与模型间保持的空间距离为10-30mm，半封闭蜡皮厚度为1-2mm，半封闭蜡皮一端为开口结构有利于排除空气。