[发明专利]一种防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法

说明书

本发明涉及高温合金熔模精密铸造技术领域，具体为一种防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法。该方法通过在单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身连接引晶片，降低因进气边局部冷却快而产生的杂晶缺陷。在两个单晶双联整铸涡轮导向叶片的第一叶片叶身、第二叶片叶身的进气边分别连接第一叶片引晶片、第二叶片引晶片，通过控制引晶片连接位置和宽度来改变进气边叶身温度场变化。本发明方法具有操作简单，一致性好的优点，尤其是对叶身宽度较大的单晶双联整铸涡轮导向叶片，可大幅提高铸件的叶身单晶完整性。本发明可以有效降低双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶缺陷，提高单晶双联涡轮导向叶片铸件的成品率。

技术领域

本发明涉及高温合金熔模精密铸造技术领域，具体为一种防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法。

背景技术

为了满足航空发动机不断提高的推力和工作温度的需求，镍基高温合金仍是叶片的首选材料。但高温合金的承温能力不超过1150℃，而涡轮进口的燃气温度可达1500℃以上。而导向叶片是发动机内核心部件之一，为提高叶片使用寿命，导向叶片采用单晶制备工艺制备成单晶导向叶片。研制初期单晶导向叶片制备方法叶身和两侧缘板分体铸造，然后通过机加保证装配精度，最终通过钎焊的方法进行组焊。但是这种制备方法的弊端是叶身与缘板连接处的焊缝为薄弱环节，在经过复杂应力和高温使用后容易开裂。

目前国内研制的单晶导向叶片已经实现叶身和缘板整体铸造，并进入量产阶段。但是单联导向叶片经过加工后最终需组焊成双联导向叶片在进行装配，仍然存在焊缝的薄弱环节。因此，单晶双联整铸涡轮导向叶片成为了未来航空发动机发展趋势。

对于大型发动机的涡轮导向叶片为了提高排气面积将叶身设计较宽，而根据单晶生长特性横截面积越小越有利于晶体的生长。单晶涡轮导向叶片沿进排气边的生长方向为横截面积最小的方向，叶身的横向宽度较大，在进行晶体生长过程叶身中部因散热较快容易产生杂晶缺陷。因此，需要在叶身中部连接引晶改变温度场，从而降低叶身杂晶比例，提高单晶双联导向叶片铸件成品率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法，主要适用于宽叶身结构双联体单晶导向叶片的单晶制备，同时也适用于单联单晶导向叶片以及多联单晶导向叶片的单晶制备。

本发明的技术方案是：

一种防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法，在两个单晶双联整铸涡轮导向叶片的第一叶片叶身、第二叶片叶身的进气边分别连接第一叶片引晶片、第二叶片引晶片，通过控制引晶片连接位置和宽度来改变进气边叶身温度场变化，引晶片连接位置需避开叶片进气边圆弧区域，具体连接在叶背靠近进气边圆弧位置；引晶片宽度根据叶身宽度来调节，具体宽度应覆盖叶身宽度的1/2～2/3。

所述的防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法，第一叶片叶身、第二叶片叶身的宽度为40mm～50mm时，第一叶片引晶片和第二叶片引晶片的引晶片起始端形状为条状，其尺寸：长度为50mm～100mm、宽度为2mm～4mm、厚度为1mm～2mm，引晶片末端形状为等边三角形，其尺寸：边长为20mm～30mm、厚度为1mm～2mm。

所述的防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法，第一叶片叶身、第二叶片叶身的叶身宽度为80mm～100mm时，第一叶片引晶片和第二叶片引晶片的引晶片起始端形状为条状，其尺寸：长度为100mm～150mm、宽度为4mm～6mm、厚度为1.5mm～2.5mm，引晶片末端形状为等边三角形，其尺寸：边长为40mm～50mm、厚度为1mm～2mm。

所述的防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法，等边三角形结构引晶片末端的边长为单晶双联导向叶片叶身宽度1/2。

所述的防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法，引晶片尺寸通过成型模具压制而成，引晶片压制工艺参数为：压力1.5MPa～3.0MPa、温度60℃～80℃、保压时间15s～30s。