[发明专利]一种重复使用籽晶制备单晶高温合金的方法

摘要

一种重复使用籽晶制备单晶高温合金的方法，在保证获得所需取向单晶高温合金的前提下，通过重复使用籽晶，避免了每次籽晶法生产单晶高温合金时都需要制备全新籽晶的麻烦，显著降低生产成本。本发明通过对籽晶回熔区杂晶形成机制的研究，发现模壳引晶段内壁表面粗糙度和合金浇注时对籽晶的冲刷是被长期忽略的影响杂晶形成的重要因素。降低模壳引晶段内壁的表面粗糙度，减小合金浇注时对籽晶的冲刷速度，能够有效避免回熔区杂晶的形成。

主权项

1.一种重复使用籽晶制备单晶高温合金的方法，其特征在于，具体过程是：第一步，制作预埋刚玉管于引晶段的模壳；将蜡料在熔融条件下填满刚玉管并冷却凝固该蜡料；将螺旋选晶器蜡模一端与刚玉管内蜡料连接，另一端与由模具制备的圆柱蜡棒连接；修整选晶器与刚玉管一端的连接处，使刚玉管内蜡料与选晶段蜡模表面光滑，选晶段蜡模与刚玉管内蜡料连接一端直角过渡，选晶段蜡模与圆柱蜡棒一端圆角过渡，获得完整蜡模；通过熔模铸造制壳工艺得到铸造用模壳；模壳完全脱蜡后水洗模壳并在烘干炉中烘干备用；第二步，制作全新的籽晶；从单晶试棒上定向切割出[001]取向偏离轴向α度的单晶试棒作为籽晶；第三步，制备第一根具有[001]取向偏离轴向α度的单晶高温合金试棒；使用第二步制作的全新籽晶制备具有[001]取向偏离轴向α度单晶高温合金试棒，具体过程是：将籽晶装入刚玉管内，并将所述装填有籽晶的刚玉管与模壳一起放入定向凝固炉中；调节单晶炉保温温度为1550℃使所述籽晶部分熔化，产生长度小于7mm的糊状区；保温20min～40min；所述的糊状区为该高温合金试棒制备过程中的固液两相区；保温结束后浇注熔炼的高温合金液到模壳内，静置5min～20min；以40μm/s～100μm/s的速度向下抽拉，拉晶结束后，待加热炉冷却至300℃后取出；获得第1根具有[001]取向的单晶高温合金试棒；第四步，回收重复使用的籽晶；从得到的第1根单晶高温合金试棒上回收重复使用的籽晶；具体是：去除得到的单晶高温合金试棒的模壳；将得到的第1根单晶高温合金试棒从选晶段与引晶段分界处断开，以所述引晶段作为重复使用的籽晶回收；回收时，使用线切割将得到的具有[001]取向的单晶高温合金试棒的引晶段底端切除7mm，当再次重复使用该籽晶制备单晶高温合金时，该籽晶上使用第三步获得的糊状区下移相应距离，以保证重复使用该籽晶制备单晶高温合金时，所产生的糊状区与制备第一根单晶高温合金试棒时产生的糊状区不会重叠；第五步，制备其余具有[001]取向偏离轴向α度的单晶高温合金试棒；利用第四步中回收的重复使用的籽晶继续制备具有[001]取向偏离轴向α度的单晶高温合金试棒；将回收的重复使用的籽晶填入刚玉管内与模壳一起放入定向凝固炉中使该籽晶熔化，调节单晶炉保温温度为1550℃，保温30min后浇注高温合金液，静置10min后，以100μm/s的速度向下抽拉，拉晶结束后，待加热炉冷却后取出；获得新的具有[001]取向偏离轴向α度的单晶高温合金试棒；重复第四步，继续在新的具有[001]取向偏离轴向α度的单晶高温合金试棒上回收重复使用的籽晶；重复第五步，继续利用得到的新的重复使用的籽晶制备其余具有[001]取向偏离轴向α度的单晶高温合金试棒；直至得到所需数量的具有[001]取向偏离轴向α度的单晶高温合金试棒。