[发明专利]一种化学成分连续梯度分布的镍基单晶高温合金试棒的制备方法

权利要求书

1.一种化学成分连续梯度分布的镍基单晶高温合金试棒的制备方法，其特征在于：所述化学成分连续梯度分布的镍基单晶高温合金是指，合金化学成分中的A元素含量呈梯度分布，除镍和A元素以外的其他元素则含量保持不变；所述A元素为Ta或Cr；目标合金试棒中A元素重量百分含量的分布范围为a1％～a2％,a1a2；该镍基单晶高温合金试棒的制备方法包括以下步骤：

(1)模壳制备：所述模壳包括模壳底盘和用于承装镍基单晶高温合金试棒的氧化铝管，所述模壳底盘上钻孔，氧化铝管插入模壳底盘上的孔中并固定；所述模壳底盘采用传统方法制备，通过涂料对圆盘型蜡模进行包裹、风干、脱蜡、磨平后获得；所述氧化铝管的材质为高纯氧化铝，根据所需试棒尺寸选择氧化铝管的内径，氧化铝管的数量根据实验需求确定；

(2)合金棒材准备：根据目标合金试棒中A元素含量的分布范围，分别制备A元素含量为a1的合金棒材和A元素含量为a2的合金棒材，其中熔点相对高的合金成分制备成单晶态的合金棒材，熔点低的则不做要求；同时，高熔点成分的单晶态合金棒材作为籽晶，长度大于3cm；两根棒材相对接后置入氧化铝管中；

(3)制备化学成分连续梯度分布的镍基单晶高温合金试棒：采用高速凝固法HRS制备，首先将模壳固定在水冷盘上，置入保温炉内；保温炉的温度及熔炼时间需要根据两种成分试棒的接触面类型来确定，炉内真空度≤1Pa，定向凝固的抽拉速率为3～6mm/min；

步骤(2)中，两根棒材相对接时，接触面为平直面或楔形面；所述平直面是指接触面垂直于氧化铝管轴向，所述楔形面是指接触面与氧化铝管轴向所成角度为0°～90°之间；

步骤(2)中，两根棒材对接时，接触面的选择原则为：当高熔点棒材的密度小于低熔点棒材时，接触面为平直面；当高熔点棒材的密度大于低熔点棒材时，则接触面为楔形面；楔形面的高度根据所需梯度成分的长度而定；

步骤(3)中，保温炉温度及熔炼时间的选择原则为：当接触面为平直面时，保温炉温度应高于下端高熔点棒材熔点50～100℃，熔炼时间20～40min；当接触面为楔形面时，保温炉温度应高于下端高熔点棒材熔点100～150℃，熔炼时间2～4h。

2.根据权利要求1所述的化学成分连续梯度分布的镍基单晶高温合金试棒的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，作为籽晶的高熔点棒材放在氧化铝管下部，另一棒材放在氧化铝管的上部，两个棒材的接触面保证干净、贴合；合金棒材的直径略小于模壳上氧化铝管的内径。