[发明专利]精控服役方向晶体取向的双联单晶导向叶片的铸造方法

说明书

本发明涉及精控服役方向晶体取向的双联单晶导向叶片的铸造方法，属于高温合金精密铸造技术领域。所述方法包括以下步骤，包括S1，籽晶的制备：检测单晶试棒上的所需晶体取向，单晶体的001取向方向与籽晶斜切端面C的法线方向相平行，再通过籽晶的轴向方向Z与单晶体的001取向方向呈α角进行切割。S2，压制蜡模：压制浇口杯、上圆盘、中柱管、底板、冒口、叶片蜡模以及籽晶器蜡模；S3，蜡模组合；S4，模壳的制备；S5，熔炼浇注得到双联单晶叶片铸件。有益效果：可以有效解决双联整体单晶导向叶片的单晶完整性、晶体取向和疏松缺陷控制等技术难题，铸件001取向方向与主应力轴之间的夹角控制在5°以内，大幅度提高叶片的服役性能及铸造合格率。

技术领域

本发明属于高温合金精密铸造技术领域，具体涉及精控服役方向晶体取向的双联单晶导向叶片的铸造方法。

背景技术

随着对航空发动机推重比以及性能指标要求的不断提高，航空发动机涡轮前进口温度也不断提升，甚至已高达1650℃。航空发动机超过极限的参数要求最终都要落实到发展尖端的材料、制造工艺上，单晶高温合金涡轮叶片的研制已成为现代航空发动机设计与制造的重大关键技术之一。单晶叶片就是只有一个晶粒的铸造叶片，整个叶片在内部晶体结构上没有应力集中和容易断裂的薄弱点。然而由于双联单晶导向叶片具有极其复杂的结构，很难实现整体铸造，目前国内主要采用单联铸造、组合焊接的制造方式，但组焊叶片因存在焊缝强度不足、焊缝再结晶等问题，影响了叶片的结构强度和发动机性能的提升，因此，整体铸造双联单晶导向叶片技术亟待突破。

单晶叶片的力学性能具有显著的各向异性，当叶片服役时的受应力方向与001取向一致时，其性能最好，实际生产中通常要求单晶叶片的001取向偏离主应力轴方向的角度不大于15°，否则报废。然而，由于双联单晶导向叶片几何结构复杂，沿应力轴方向，叶片的截面尺寸突变严重，根据定向凝固理论，传统的单晶工艺几乎不可能实现叶片的单晶成型和主应力轴方向的取向精控。因此，研发可精控服役方向晶体取向的双联整铸单晶导向叶片的精铸方法是精铸领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供精控服役方向晶体取向的双联单晶导向叶片的铸造方法，可以有效解决双联整体单晶导向叶片的单晶完整性、晶体取向和疏松缺陷控制等技术难题，铸件001取向方向与主应力轴之间的夹角控制在5°以内，大幅度提高叶片的服役性能及铸造合格率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本精控服役方向晶体取向的双联单晶导向叶片的铸造方法包括S1，籽晶的制备：

检测单晶试棒上的所需晶体取向，单晶体的取向方向[001]与籽晶斜切端面C的法线方向相平行，再通过籽晶的轴向方向Z与单晶体的取向方向 [001]呈α角进行切割，α角的偏差控制在±2°以内，然后对其宏观腐蚀和单晶完整性检验得到籽晶；

S2，压制蜡模：

压制浇口杯、上圆盘、中柱管、底板、冒口、叶片蜡模以及籽晶器蜡模；

S3，蜡模组合：

将叶片蜡模和籽晶器蜡模组合成模组主体，规定双联单晶叶片铸造热流方向A与主应力轴方向B的夹角为β,β角为30-60°,并转动籽晶器蜡模，角度为γ，使籽晶001取向与叶片主应力轴方向B的平行，γ＝β-α≤±2°；然后将浇口杯、上圆盘、中柱管、底板自上而下依次连接形成模组框架，在将模组主体设置在底板上，叶片蜡模的缘板通过冒口与上圆盘连接；

S4，模壳的制备：

涂壳层数控制在5-8层，料浆为320目白刚玉粉和硅溶胶，粉液比为 (2.5-4.5):1，撒砂材料为20-80目的白刚玉砂，然后脱蜡，脱蜡完成后进行焙烧得到模组模壳；

S5，熔炼浇注：