[发明专利]一种重复使用固溶态柱状晶制单晶高温合金的方法

权利要求书

1.一种重复使用固溶态柱状晶制单晶高温合金的方法，其特征在于，控制其晶体001方向偏离定向凝固方向在5度以内，所述方法包括以下步骤：

第一步，制备零件蜡模和螺旋选晶器蜡模，将蜡料熔化后注入零件模具中，并压制成型，制得零件蜡模；将蜡料熔化后注入螺旋选晶器模具中，并压制成型，制得螺旋选晶器蜡模；上述螺旋选晶器蜡模包括螺旋段和启晶段两部分；

第二步，将与螺旋选晶器蜡模起晶段等长的刚玉管套入螺旋选晶器蜡模的启晶段内，并用熔融蜡料填充刚玉管与螺旋选晶器蜡模启晶段之间的缝隙；将零件蜡模与螺旋选晶器蜡模的螺旋段一端焊合；在零件蜡模、螺旋选晶器蜡模和刚玉管的外部涂覆陶瓷耐火浆料，然后在一定温度下脱蜡，经过焙烧一定时间后制得陶瓷模壳，陶瓷模壳有启晶段、选晶段和零件段；

第三步，对柱状晶试块进行固溶处理，采用一步固溶热处理的方法，将定向凝固高温合金体放入热处理炉中进行保温，之后进行冷却，获得固溶态柱状晶试块，热处理炉的温度为1100℃~1450℃，并进行保温2h-10h；

第四步，制备固溶态柱状晶，在定向凝固高温合金体上沿凝固方向切割出试块，并采用打磨工具对试块的表面进行磨制，获得固溶态柱状晶，所述固溶态柱状晶的形状是圆柱形；所述固溶态柱状晶高度20~50mm，直径4~20mm；

第五步，制备单晶高温合金铸件，将固溶态柱状晶塞入陶瓷模壳的启晶段；将固溶态柱状晶和陶瓷模壳一同放入单晶炉中，调节单晶炉内温度，并保温一定时间；将高温合金金属液浇注到陶瓷模壳中，保温一定时间后；向下移动拉晶；拉晶结束后，随炉冷却至室温后取出，即制得到第一根单晶高温合金铸件；

第六步，回收重复使用的柱状晶，去除得到的单晶高温合金试棒的模壳；将得到的第一根单晶高温合金铸件从选晶段与启晶段分界处断开，以所述启晶段作为重复使用的柱状晶回收；

第七步，对回收的柱状晶再次固溶处理，将第六步回收的柱状晶再次经过第三步的固溶处理，处理后的固溶态柱晶试块即为回收的固溶态柱状晶；

第八步，磨制回收的固溶态柱状晶；采用打磨工具对回收的固溶态柱状晶表面进行磨制，获得可重复使用的柱状晶；

第九步，制备其余单晶高温合金铸件，利用第八步中可重复使用的固溶态柱状晶继续制备单晶高温合金铸件；将可重复使用的固溶态柱状晶塞入第二步制得的陶瓷模壳启晶段；将固溶态柱状晶和陶瓷模壳一同放入单晶炉中，调节单晶炉内温度，并保温一定时间，将高温合金金属液浇注到陶瓷模壳中，保温一定时间后；向下移动拉晶；拉晶结束后，随炉冷却至室温后取出，即制得到第二根单晶高温合金铸件；在所述第二步中，陶瓷模壳启晶段以刚玉管为内壁；

在所述第五步中，将固溶态柱状晶和陶瓷模壳一同放入单晶炉中，调节单晶炉内温度至1400~1600℃，并保温1~15min；将高温合金金属液浇注到陶瓷模壳中，保温1~15min后，向下移动拉晶；所述高温合金金属液的温度为1400~1800℃，固溶态柱状晶与陶瓷模壳启晶段内壁之间的间隙在0.01~0.5mm之间；

在所述第五步中，向下移动拉晶的速度为7~9mm/min；

在所述第九步中，向下移动拉晶的速度为7~15mm/min。

2.如权利要求1所述的重复使用固溶态柱状晶制单晶高温合金的方法，其特征在于，在所述第一步中，蜡料在60~100℃的温度下熔化后注入零件模具中，并在0.5~8MPa的压强下压制成型，制得零件蜡模；将蜡料在60~100℃的温度下熔化后注入螺旋选晶器模具中，并在0.5~8MPa的压强下压制成型，制得螺旋选晶器蜡模。

3.如权利要求1所述的重复使用固溶态柱状晶制单晶高温合金的方法，其特征在于，在所述第二步中，在100~200℃温度下脱蜡，在800~1300℃温度下焙烧2~10小时后制得陶瓷模壳，在零件蜡模、螺旋选晶器蜡模和刚玉管的外部涂覆陶瓷耐火浆料的厚度为1~10mm。

4.如权利要求1所述的重复使用固溶态柱状晶制单晶高温合金的方法，其特征在于，在所述第九步中，固溶态柱状晶与陶瓷模壳启晶段内壁之间的间隙在0.01~0.5mm之间。