[实用新型]一种可精控晶体取向的镍基单晶导叶的精铸模组

说明书

本实用新型公开了一种可精控晶体取向的镍基单晶导叶的精铸模组，包括有设置于底板上的亚组树结构、浇注系统以及浇口杯，所述的浇口杯设置于浇注系统上部，所述的亚组树结构包括导向叶片、晶粒生成器两部分组成，所述的导向叶片具有扇形弧段结构，包括有叶身、内弧围带、外弧围带、拉筋凸台；所述的晶粒生成器包括有籽晶以及起晶段，所述起晶段与叶身的下端面相接；所述的籽晶设置于起晶段模壳型腔内，所述的籽晶下部还设置有陶瓷隔热片，有效改善单晶导叶的晶粒完整性和晶体取向，可精确控制晶体取向至5°以内并改善铸件的晶粒完整性，进而提高单晶导叶的性能和铸造合格率。

技术领域

本实用新型主要涉及精密铸造领域，具体涉及一种精控晶体取向的镍基单晶高温合金导向叶片(在本实用新型中简称单晶导叶)的精铸模组。

背景技术

随着对航空发动机推重比及工作效率要求的不断提高，航空发动机涡轮前温度也随之不断提高，甚至达到了1550℃以上的高温。普通等轴晶组织高温合金叶片难以服役于此工况条件。单晶高温合金由于具有熔点高、高温强度和抗蠕变性能优良等优点得到了越来越多的应用。但值得注意的是：1.单晶零件具有明显的各向异性，当其<001>取向与服役中受应力方向相平行时，性能最好。因而一般要求铸件受应力方向与其<001>方向的夹角不能大于15°，甚至10°，否则判作报废；2.另外，单晶高温合金中去除了晶界强化元素，因而一旦铸件中存在晶界，晶粒完整性遭到破坏，性能便会大幅度下降。因而，合格的单晶叶片必须具有良好的晶粒完整性和达标的晶体取向。

然而，由于导向叶片几何结构特殊，沿积叠轴方向，自下而上截面尺寸先突然变大，而后突然变小，之后再次突然变大，又变小。根据凝固原理，该类型铸件按照常规方法几乎不可能铸造成为晶粒取向可控的单晶组织。这也极大程度的限制了我国航空发动机的发展。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种可获得具有良好晶粒完整性、精控晶体取向的单晶导叶的精铸模组，采用本实用新型可有效改善单晶导叶的晶粒完整性和晶体取向，大幅度的提高其服役性能及铸造合格率。

为了实现上述方案，本实用新型的技术解决方案如下：

一种可精控晶体取向的镍基单晶导叶的精铸模组，包括有设置于底板上的亚组树结构、浇注系统以及浇口杯，所述的浇口杯设置于浇注系统上部，所述的亚组树结构包括导向叶片、晶粒生成器两部分组成，所述的导向叶片具有扇形弧段结构，包括有叶身、内弧围带、外弧围带、拉筋凸台；所述的晶粒生成器包括有籽晶以及起晶段，所述起晶段与叶身的下端面相接；所述的籽晶设置于起晶段模壳型腔内，所述的籽晶下部还设置有陶瓷隔热片。

还包括有用于防治杂晶的引晶条，所述的引晶条位于导向叶片内弧围带、外弧围带以及拉筋凸台之间形成的空间内。

所述的拉筋凸台呈放射状分布。

导向叶片一般为如图1所示的扇形弧段结构，拉筋凸台四点呈放射状分布。

在蜡质模组组合阶段，籽晶和陶瓷隔热片均为相同几何形状但放置一定收缩率的蜡质元件组成，在模壳制备完成后，浇注工序进行前，再将籽晶和陶瓷隔热片通过相应基准定位于模壳型腔内。

为保证单晶的晶粒完整性，单晶导叶可大致形成自下而上铸件截面尺寸逐渐变大的趋势，以防止凝固界面尺寸突增，部分区域过冷度急剧加大，造成新的晶核形成并快速长大，破坏铸件单晶铸件的晶粒完整性，导致报废。如有无法避免的截面尺寸突增或倒挂部位出现，应用引晶条来防治杂晶。

本实用新型所带来的有益效果是：

1.本实用新型采用特殊组树方法结合引晶条技术、定向凝固技术等，制备出的单晶导叶晶粒完整性良好，无大角度晶界、杂晶、碎晶、等轴晶等晶粒缺陷存在。

2.采用本实用新型可有效提高单晶导叶的铸造合格率和质量。

附图说明