[发明专利]用于BRIDGMAN熔模铸造过程中的晶粒启动机的复合材料几何设计

权利要求书

1.一种用于熔融金属材料的凝固以形成具有定向晶粒结构的制品的晶粒启动机，

所述晶粒启动机引发熔融金属材料中在所述晶粒启动机与所述熔融金属材料之间的界面处在预选结晶学方向上的晶粒生长；

所述晶粒启动机包括从所述晶粒启动机延伸的至少一个几何特征，所述至少一个几何特征改变与其接触的凝固的金属材料的热传递特性，以在制品的轮廓改变处保持在预选结晶学方向上的晶粒生长；且

其中通过所述晶粒启动机和远离所述晶粒启动机延伸的几何特征改变热传递特性消除了轮廓处的杂散晶粒，以制备具有在预选结晶学方向上取向的晶粒的制品。

2.根据权利要求1所述的晶粒启动机，其特征在于，所述晶粒启动机为预加工的金属材料，所述预加工的金属材料具有比形成所述制品的金属材料的熔融温度更高的熔融温度。

3.根据权利要求1所述的晶粒启动机，其特征在于，改变热传递特性的从所述晶粒启动机延伸的所述至少一个几何特征包括附接至所述晶粒启动机的外部翅片。

4.根据权利要求1所述的晶粒启动机，其特征在于，改变热传递特性的所述至少一个几何特征为形成所述晶粒启动机的一体部分的外部翅片。

5.根据权利要求1所述的晶粒启动机，其特征在于，所述晶粒启动机的形状为在晶粒启动机/制品界面处的区域中的横截面，所述横截面比与所述晶粒启动机/制品界面相对的横截面积更大，所述晶粒启动机从所述晶粒启动机/制品界面至相对的横截面界面弓形过渡。

6.根据权利要求5所述的晶粒启动机，其特征在于，所述晶粒启动机形状为梯形。

7.根据权利要求1所述的晶粒启动机，其特征在于，所述预选结晶学方向为<001>方向。

8.根据权利要求1所述的晶粒启动机，其特征在于，所述晶粒启动机包括冷硬板且在模具下方的所述冷硬板上原位形成。

9.一种使用凝固方法通过晶粒启动机形成的结构，其包括：

晶粒启动机，其中所述晶粒启动机包括晶粒起始材料；

附接至所述晶粒启动机的制品，其中所述制品的特征在于定向凝固的晶粒，所述晶粒在预选结晶学方向上排列，所述制品的特征还在于基本上不含相对于所述预选结晶学方向成角度取向的杂散晶粒；以及

用于从所述晶粒启动机传走热的装置，其中所述用于从所述晶粒启动机传走热的装置改变来自所述晶粒启动机的热流，所述用于从所述晶粒启动机传走热的装置仅为所述晶粒启动机的特征。

10.根据权利要求9所述的结构，其特征在于，所述用于从所述晶粒启动机传走热的装置包括外部翅片。

11.根据权利要求10所述的结构，其特征在于，所述外部翅片附接至所述晶粒启动机。

12.根据权利要求10所述的结构，其特征在于，所述外部翅片形成所述晶粒启动机的一体部分。

13.根据权利要求9所述的结构，其特征在于，所述晶粒启动机的形状为在晶粒启动机/制品界面处的区域中的横截面，所述横截面比与所述晶粒启动机/制品界面相对的横截面积更大，所述晶粒启动机从所述晶粒启动机/制品界面至相对的横截面界面弓形过渡。

14.根据权利要求13所述的结构，其特征在于，所述晶粒启动机的几何形状为梯形。

15.根据权利要求9所述的结构，其特征在于，所述制品为涡轮叶片、喷嘴或护罩。

16.根据权利要求9所述的结构，其特征在于，所述预选结晶学方向平行于所述制品中最大应力的方向。