[发明专利]一种基于激光加热技术防止单晶叶片杂晶缺陷的方法

摘要

本发明涉及合金定向凝固领域，具体涉及一种基于激光加热技术防止单晶叶片杂晶缺陷的方法。在制备用于单晶叶片生产的模壳时在背层使用加入二硼化钛的浆料对叶片缘板处进行单独挂浆，其他模壳制备工艺不变。单晶叶片定向凝固过程中使用激光加热单晶叶片容易出现杂晶缺陷的缘板处模壳，通过模壳对激光能量的有效吸，使单晶叶片缘板处处于局部保温状态。本发明利用激光加热能量高度集中和加热迅速的特点，合理控制了单晶叶片缘板处合金凝固时缘板处的温度，避免缘板处接近定向凝固隔热板区域时处于局部过冷，进而自发形核产生杂晶缺陷，从而保证单晶顺利生长。

主权项

1.一种基于激光加热技术防止单晶叶片杂晶缺陷的方法，其特征在于，利用激光，并且在加热部位的模壳中添加二硼化钛来增加激光的吸收率，在浇铸过程中对接近定向凝固隔热板区域时的单晶叶片缘板处进行保温，使缘板处和单晶叶片温度相同，而当缘板部分凝固完成之后，及时停止激光加热，避免缘板长时间处于保温状态；具体步骤如下：(1)制备浆料：硅溶胶与刚玉粉的质量比为1：3，其中刚玉粉为200目和320目的混合刚玉粉，混合质量比例为1:2；混浆桶的转速设置为60rad/min，称量硅溶胶加入混浆桶中，搅拌30min后，将刚玉粉分10次加入到混浆桶中，每次加入的间隔时间为2小时；每次加入时使用工具对产生的块状沉淀进行破碎处理，保证浆料不产生沉降；(2)面层挂浆、淋砂：将面层浆料粘度调节为15～25秒，将组装好的清洁干燥后的蜡模竖直浸入桶内，让浆料充分并均匀湿润模组后，取出慢慢转动至无涂料堆积、滴落现象时，用吹风机轻轻吹拂，以除去气泡并使浆料涂挂均匀；挂浆后即进行淋砂，淋砂所使用的面层砂粒度为80～120目混合砂，反复转动蜡模，使砂均匀分布在蜡模表面；吹净表面浮砂，放置于通风处干燥6～8个小时，下次淋浆前用空压机吹拂表面浮砂；(3)过渡层挂浆、淋砂：将过渡层的浆料粘度调节为12～15秒，使用过渡层砂粒度为40～60目，其余步骤与步骤(2)相同；(4)单独制备加入二硼化钛的浆料：模壳制备好第二层后，单独制备加入陶瓷材料二硼化钛的浆料；用L型混浆桶制备背层浆料，刚玉粉、二硼化钛、硅溶胶的质量比为1：1：1～2：1：1，刚玉粉和二硼化钛的粒度均为200～320目连续搅拌5小时以上，并将浆料粘度调节为10秒；(5)背层挂浆、淋砂：将过渡层浆料粘度调节为10秒，背层挂浆前使用塑料薄膜将叶片变截面处进行缠绕包裹，将过渡层干燥完成的蜡模竖直浸入浆料桶内，让浆料充分均匀润湿模组后，取出慢慢转动至无涂料堆积、滴落现象时，用吹风机轻轻吹拂，以除去气泡并使浆料涂挂均匀；然后取下塑料薄膜，此时叶片变截面处仍处于未挂浆状态，使用喷壶将单独制备的加入二硼化钛的浆料均匀喷涂在未挂浆的部分直至浆料充分润湿模组并且厚度与其他部分相同，挂浆后即进行淋砂，背层砂的粒度为20～40目，反复转动蜡模，使砂均匀分布，吹尽浮砂，置于干燥处干燥4小时，下次挂浆前，吹尽浮砂；(6)重复步骤(5)直到背层达到6层；(7)封浆、脱蜡、焙烧；(8)进行单晶叶片的定向凝固：单晶叶片定向凝固过程中，当模壳下拉到隔热板区时，采用激光持续加热叶片缘板处模壳，保持缘板处温度和叶身一致。