[发明专利]一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法

说明书

本发明的目的在于提供一种判别铸造单晶高温合金再结晶倾向的工艺方法，以满足实际单晶铸件生产的要求，具体方案为：利用偏心管形试样在定向凝固过程中，不同壁厚位置所产生的铸造应力不同，导致该处变形程度不同，偏心管形试样经标准热处理时产生再结晶程度也随之不同，通过计算管形试样横截面薄壁处再结晶晶粒面积与管形试样横截面的面积之比来作为评定单晶合金的再结晶倾向的指标。

技术领域

本发明属于高温合金技术领域，特别提供一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法。

背景技术

随着科学技术的迅速发展和需求的不断提高，人们对航空发动机涡轮叶片的要求也越来越苛刻。目前，世界范围内使用的最先进的航空涡轮叶片均为镍基高温合金单晶叶片。单晶定向凝固技术消除了结晶过程中生成的横向晶界，从而提高材料的单向力学性能。但是，在实际的凝固过程中，由于铸造应力所产生的应变会导致后续热处理过程中发生再结晶进而会产生横向晶界，从而损害其高温蠕变性能。长期以来，单晶高温合金铸件中的再结晶问题已成为生产和使用镍基高温合金过程中的瓶颈问题。目前，人们多通过压痕法、吹砂、磕碰及计算机模拟等方法进行判别单晶高温合金的再结晶倾向，但这些方法都具有一定的局限性，与实际生产中情况差距较大，都还不能反映出实际单晶铸件结构因素对再结晶的影响情况。同时，实际的单晶铸件结构复杂，大小尺寸差别大，无法采用定量的标准进行再结晶倾向的评定，因此，有必要开发出一种判别单晶铸件再结晶倾向的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种判别铸造单晶高温合金再结晶倾向的工艺方法，以满足实际单晶铸件生产的要求，具体方案如下：

一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：利用偏心管形试样在定向凝固过程中，不同壁厚位置所产生的铸造应力不同，进而导致变形程度不同，不同变形程度的偏心管形试样经标准热处理后再结晶倾向也随之不同，通过计算偏心管形试样薄壁处横截面再结晶晶粒面积与偏心管形试样横截面的面积之比来作为评定单晶合金的再结晶倾向的指标。

其中，所述偏心管形试样高度为100-300毫米，外径尺寸为10-20毫米，偏心管形试样的薄壁厚度：厚壁厚度＝1：15-20。在评价不同单晶合金再结晶倾向时应采用相同规格及尺寸的偏心管形试样。

所述偏心管形试样蜡模成型压力为0.2-0.5MPa，蜡料温度为58-69℃，保压时间10-60秒。

所述偏心管形试样模壳制备优选采用氧化铝涂料及氧化铝壳料制备。

所述偏心管形试样采用PWA1483、PWA1484、CMSX-4、CMSX-10或DD33合金单晶材料制备。

制备所述偏心管形试样的浇注温度为1480-1550℃，凝固拉速为3-9mm/min。

本发明中，偏心管形试样制备后进行标准热处理(根据不同合金选择相应的标准热处理制度)，然后进行宏观腐蚀，观察再结晶情况，通过计算再结晶晶粒总面积与偏心管形试样表面的面积之比评定单晶合金的再结晶倾向。

附图说明

图1偏心管形试样横截面示意图。

图2偏心管形试样纵截面示意图。

图3陶瓷型芯底座结构示意图。

图4陶瓷型芯组合结构示意图(其中，1、陶瓷型芯底座2、陶瓷管)。

具体实施方式

如图1、2所示，本发明所述管形试样为偏心结构，其薄壁厚度为D1，厚壁厚度为D2。

图3、4所示为形成偏心结构管形试样内腔的陶瓷型芯结构示意图，陶瓷型芯均由陶瓷型芯底座1和陶瓷管2组成，使用时，将陶瓷管2套在陶瓷型芯底座1的某一陶瓷柱上，陶瓷管2与陶瓷型芯底座1陶瓷柱的接缝处用陶瓷料浆(由刚玉粉与硅溶胶组成，二者的质量比为3.3-3.5:1)粘结密封起来。