本發(fā)明公開總體涉及鑄造型芯部件和利用這些型芯部件的工藝。本發(fā)明的型芯部件可包括包圍第一金屬部件的金屬蒙皮層(metalskinlayer)，該第一金屬部件具有低于該金屬蒙皮層的熔點(diǎn)。金屬蒙皮層和金屬部件提供鑄造操作中有用的特性，諸如在用來生產(chǎn)用于噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī)或發(fā)電渦輪機(jī)部件的渦輪葉片、渦輪葉片的近壁腔室、或渦輪葉片的冷卻腔室的超合金的鑄造中。

背景技術(shù)：

許多現(xiàn)代發(fā)動機(jī)和下一代渦輪發(fā)動機(jī)要求部件和零件具有錯綜復(fù)雜的幾何形狀，這要求新型的材料和制造技術(shù)。用于制造發(fā)動機(jī)零件和部件的常規(guī)技術(shù)包括艱苦的熔模鑄造過程或失蠟鑄造工藝。熔模鑄造的一個示例包括制造燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中使用的典型的轉(zhuǎn)子葉片。渦輪葉片典型地包括中空的翼型件，其具有沿著葉片的翼展延伸的徑向通道，具有用于在發(fā)動機(jī)的運(yùn)行期間接納加壓冷卻空氣的至少一個或更多入口。在葉片中的不同冷卻通道中，包括在前緣和后緣之間設(shè)置在翼型件中間的蜿蜒的通道。翼型件典型地包括穿過葉片延伸用于接收加壓冷卻空氣的入口，其包括諸如短擾流器肋或鰭的局部特征，用于增加翼型件的加熱的側(cè)壁和內(nèi)部冷卻空氣之間的熱傳遞。

典型地由高強(qiáng)度、超合金金屬材料進(jìn)行的這些渦輪葉片的制造包括許多步驟。首先，制造精密的陶瓷型芯來使其與渦輪葉片內(nèi)預(yù)期的復(fù)雜的冷卻通道一致。還制作出精密模具或精密鑄模，其限定了渦輪葉片的精密3d外表面，包括其翼型件、平臺以及整體鳩尾榫。將陶瓷型芯組裝在兩個半模內(nèi)，兩個半模在它們之間形成限定葉片的最終金屬部分的空間或空隙。將蠟注入組裝好的模具中以填充該空隙并包圍封裝在其中的陶瓷型芯。將兩個半模分開并從模制的蠟上去除。模制的蠟具有期望葉片的精密構(gòu)造，并且然后用陶瓷材料涂覆來形成包圍的陶瓷型殼。之后，蠟被熔融并且從該型殼去除，留下陶瓷型殼和內(nèi)部陶瓷型芯之間對應(yīng)的空隙或空間。然后將熔化的超合金金屬灌入該型殼來填充其中的空隙，并且再一次封裝包含在該型殼中的陶瓷型芯。熔化的金屬被冷卻并凝固，且然后適當(dāng)?shù)厝コ獠啃蜌ず蛢?nèi)部型芯，留下了期望的金屬渦輪葉片，其中存在有內(nèi)部冷卻通道。

然后鑄造渦輪葉片可經(jīng)歷附加的鑄造后修飾，諸如但不限于按期望穿過翼型件的側(cè)壁鉆削合適的多列薄膜冷卻孔，以便在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中運(yùn)行期間給內(nèi)部導(dǎo)引的冷卻空氣提供出口，冷卻空氣然后在翼型件的外表面上形成保護(hù)性冷卻空氣膜或毯。然而，這些鑄造后修飾是有限的，并且考慮到渦輪發(fā)動機(jī)的日益增長的復(fù)雜性，以及渦輪葉片內(nèi)某些冷卻回路的公認(rèn)的效率，對于更復(fù)雜的和錯綜的內(nèi)部幾何形狀的要求是必需的。雖然熔模鑄造能夠制造這些零件，但是定位精度和錯綜的內(nèi)部幾何形狀使利用這些常規(guī)的制造工藝來制造變得更加復(fù)雜。因此，期望的是提供一種用于具有錯綜的內(nèi)部空隙的三維部件的改善的鑄造方法。

本領(lǐng)域已知利用混合型芯部件的精密金屬鑄造，混合型芯部件采用難熔金屬和陶瓷鑄造部件的組合。已經(jīng)生產(chǎn)出包括難熔金屬和陶瓷材料部分的混合型芯。例如，見標(biāo)題為“additivemanufacturingofhybridcore”的u.s.2013/0266816。在此申請中公開了用來制造混合型芯的技術(shù)，其采用了常規(guī)的粉末層(powderbed)技術(shù)。盡管混合型芯給例如在用于噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī)的渦輪葉片的鑄造中的超合金的鑄造提供了附加的靈活性，但對于更先進(jìn)的熔模鑄造型芯技術(shù)依然有需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明涉及一種包括鑄造型芯的新穎的鑄造模，該鑄造模包括包圍鑄造型芯的至少一部分的外型殼模，該鑄造型芯包括圍繞第一金屬部件的難熔金屬蒙皮。在一方面，第一金屬部件的至少一部分可以在外型殼模的表面上暴露。在另一方面，外型殼?？蓸?gòu)造成當(dāng)去除第一金屬部件并且第二金屬蒙皮層沒有去除時(shí)在鑄造型芯中限定型腔。

在第一金屬部件(例如非難熔金屬部件)的一個實(shí)施例中可包括鋁、銅、銀和/或金，而第二金屬蒙皮層可包括鉬、鈮、鉭和/或鎢。第一金屬部件和/或第二金屬蒙皮層可包括合金。

除了別的結(jié)構(gòu)之外，第一金屬部件和/或第二金屬蒙皮層的一個或更多可適于限定在鑄造部件冷卻孔、后緣冷卻通道或微通道內(nèi)。第一金屬部件和/或第二金屬蒙皮層也可適于提供型芯支撐結(jié)構(gòu)、平臺型芯結(jié)構(gòu)或提示標(biāo)志(tipflag)結(jié)構(gòu)。第一金屬部件和/或第二金屬蒙皮層的若干金屬部件可用在單個鑄造型芯中，或者可在陶瓷鑄造型芯組件中單獨(dú)使用或者與其他鑄造部件一起使用。

本發(fā)明也涉及生產(chǎn)鑄造部件的方法，包括圍繞鑄造型芯形成外型殼模，鑄造型芯包括包圍第一金屬部件的第二金屬蒙皮層，其中第一金屬部件的至少一部分暴露在外型殼模的表面上，熔融第一金屬部件并且從陶瓷型殼去除熔融的第一金屬部件以在第二金屬蒙皮層內(nèi)形成型腔，向第二金屬蒙皮層的型腔添加第三金屬以形成鑄造部件，并且從鑄造部件去除外型殼模和第二金屬蒙皮層。

在另一方面，包括第一金屬部件和第二金屬蒙皮層的整個鑄造型芯可通過從粉末層直接最后熔融/燒結(jié)生產(chǎn)。備選地，第一金屬部件和難熔金屬部件可在模具內(nèi)組裝，并且可引入陶瓷漿料以產(chǎn)生鑄造型芯。

在另一方面，第二金屬蒙皮層可圍繞第一金屬部件通過以下步驟形成：(a)將難熔金屬粉末粘附到第一金屬部件的表面上，(b)去除難熔金屬粉末的第一多余部分，(c)將難熔金屬粉末熔化，以及(d)去除難熔金屬粉末的第二多余部分。

技術(shù)方案1.一種鑄造模，包括：

鑄造型芯(200)，其包括第一金屬部件(202)和包圍所述第一金屬部件的至少一部分的第二金屬蒙皮層(204)，所述第二金屬蒙皮層具有比第一金屬更高的熔點(diǎn)，

其中，所述第一金屬部件構(gòu)造成使得在去除時(shí)，形成可用第三金屬(212)填充的型腔(210)。

技術(shù)方案2.如技術(shù)方案1所述的鑄造模，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層包括難熔金屬。

技術(shù)方案3.如技術(shù)方案1或2的任一項(xiàng)所述的鑄造模，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層具有不超過2毫米的厚度。

技術(shù)方案4.如技術(shù)方案1-3的任一項(xiàng)所述的鑄造模，其特征在于，所述第一金屬部件包括鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、銅、銅合金、金、金合金、銀或銀合金的至少其中一種。

技術(shù)方案5.如技術(shù)方案1-4的任一項(xiàng)所述的鑄造模，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層包括允許接近所述第一金屬部件的兩個或更多開口。

技術(shù)方案6.如技術(shù)方案1-5的任一項(xiàng)所述的鑄造模，其特征在于，還包括：

包圍所述第一金屬部件或所述第二金屬蒙皮層的一個或更多的至少一部分的外型殼模(208)，

其中所述外型殼模包括陶瓷。

技術(shù)方案7.一種生產(chǎn)鑄造部件的方法，包括：

鑄造型芯(200)，其包括第一金屬部件(202)和包圍所述第一金屬部件的至少一部分的第二金屬蒙皮層(204)，所述第二金屬蒙皮層具有比第一金屬更高的熔點(diǎn)，

(a)去除所述第一金屬部件以在所述第二金屬蒙皮層的至少一部分內(nèi)形成型腔(210)；以及

(b)添加第三金屬(212)以填充第二金屬蒙皮層內(nèi)的所述型腔的至少一部分。

技術(shù)方案8.如技術(shù)方案7所述的方法，其特征在于，還包括從所述鑄造部件去除第二金屬蒙皮層。

技術(shù)方案9.如技術(shù)方案7或8的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層是3維的。

技術(shù)方案10.如技術(shù)方案7-9的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一金屬部件包括具有比所述第二金屬蒙皮層更低的熔點(diǎn)的金屬。

技術(shù)方案11.如技術(shù)方案7-10的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一金屬部件包括鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、銅、銅合金、金、金合金、銀或銀合金的至少其中一種。

技術(shù)方案12.如技術(shù)方案7-11的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層包括鎢，鎢合金，鉬，或鉬合金。

技術(shù)方案13.如技術(shù)方案7-12的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，還包括：

(c)圍繞所述鑄造型芯形成外型殼模(208)；以及

(d)在形成所述鑄造型芯之后去除所述外型殼模，

其中所述外型殼模包括陶瓷。

技術(shù)方案14.如技術(shù)方案7-13的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，去除所述第二金屬蒙皮層包括過濾或蝕刻的至少其中一種，并且其中去除所述第一金屬部件包括熔融。

技術(shù)方案15.如技術(shù)方案7-14的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過以下步驟圍繞第一金屬部件形成所述第二金屬蒙皮層：

(e)將第二金屬粉末粘附在所述第一金屬部件的表面上；

(f)去除所述第二金屬粉末的第一多余部分；

(g)熔化所述第二金屬粉末；以及

(h)去除第二金屬粉末的第二多余部分，

其中，通過將所述第一金屬部件的至少一部分浸入所述第二金屬粉末來將所述第二金屬粉末粘附到所述第一金屬部件的表面上。

實(shí)施方案1.一種鑄造模，包括：

鑄造型芯，其包括第一金屬部件和包圍所述第一金屬部件的至少一部分的第二金屬蒙皮層，所述第二金屬蒙皮層具有比第一金屬更高的熔點(diǎn)，

其中，所述第一金屬部件構(gòu)造成使得在去除時(shí)，形成可用第三金屬填充的型腔。

實(shí)施方案2.如實(shí)施方案1所述的鑄造模，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層包括難熔金屬。

實(shí)施方案3.如實(shí)施方案1所述的鑄造模，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層具有不超過2毫米的厚度。

實(shí)施方案4.如實(shí)施方案1所述的鑄造模，其特征在于，所述第一金屬部件包括鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、銅、銅合金、金、金合金、銀或銀合金的至少其中一種。

實(shí)施方案5.如實(shí)施方案3所述的鑄造模，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層包括鎢或鎢合金。

實(shí)施方案6.如實(shí)施方案3所述的鑄造模，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層包括鉬或鉬合金。

實(shí)施方案7.如實(shí)施方案1所述的鑄造模，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層包括允許接近所述第一金屬部件的兩個或更多開口。

實(shí)施方案8.如實(shí)施方案1所述的鑄造模，其特征在于，還包括：

包圍所述第一金屬部件或所述第二金屬蒙皮層的一個或更多的至少一部分的外型殼模，

其中所述外型殼模包括陶瓷。

實(shí)施方案9.一種生產(chǎn)鑄造部件的方法，包括：

鑄造型芯，其包括第一金屬部件和包圍所述第一金屬部件的至少一部分的第二金屬蒙皮層，所述第二金屬蒙皮層具有比第一金屬更高的熔點(diǎn)，

去除所述第一金屬部件以在所述第二金屬蒙皮層的至少一部分內(nèi)形成型腔；以及

添加第三金屬以填充所述第二金屬蒙皮層內(nèi)的所述型腔的至少一部分。

實(shí)施方案10.如實(shí)施方案9所述的方法，其特征在于，還包括從所述鑄造部件去除第二金屬蒙皮層。

實(shí)施方案11.如實(shí)施方案9所述的方法，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層是3維的。

實(shí)施方案12.如實(shí)施方案9所述的方法，其特征在于，所述第一金屬部件包括具有比所述第二金屬蒙皮層更低的熔點(diǎn)的金屬。

實(shí)施方案13.如實(shí)施方案11所述的方法，其特征在于，所述第一金屬部件包括鋁、鋁合金、鎳、鎳合金、銅、銅合金、金、金合金、銀或銀合金的至少其中一種。

實(shí)施方案14.如實(shí)施方案12所述的方法，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層包括鎢或鎢合金。

實(shí)施方案15.如實(shí)施方案12所述的方法，其特征在于，所述第二金屬蒙皮層包括鉬或鉬合金。

實(shí)施方案16.如實(shí)施方案9所述的方法，其特征在于，還包括：

圍繞所述鑄造型芯形成外型殼模；以及

在形成所述鑄造型芯之后去除所述外型殼模，

其中所述外型殼模包括陶瓷。

實(shí)施方案17.如實(shí)施方案9所述的方法，其特征在于，去除所述第二金屬蒙皮層包括過濾或蝕刻的至少其中一種。

實(shí)施方案18.如實(shí)施方案9所述的方法，其特征在于，去除所述第一金屬部件包括熔融。

實(shí)施方案19.如實(shí)施方案9所述的方法，其特征在于，通過以下步驟圍繞第一金屬部件形成所述第二金屬蒙皮層：

(a)將第二金屬粉末粘附在所述第一金屬部件的表面上；

(b)去除所述第二金屬粉末的第一多余部分；

(c)熔化所述第二金屬粉末；以及

(d)去除第二金屬粉末的第二多余部分。

實(shí)施方案20.如實(shí)施方案19所述的方法，其特征在于，通過將所述第一金屬部件的至少一部分浸入所述第二金屬粉末來將所述第二金屬粉末粘附到所述第一金屬部件的表面上。

附圖說明

圖1是一種增量制造工藝的流程圖。

圖2圖示了一種根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例形成鑄造部件的方法。

圖3圖示了一種根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例形成鑄造部件的方法。

圖4圖示了一種根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例形成鑄造部件的方法。

圖5圖示了一種根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例形成鑄造部件的方法。

圖6圖示了一種根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例形成鑄造部件的方法。

圖7圖示了一種根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例形成鑄造部件的方法。

圖8圖示了一種根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例形成鑄造部件的方法。

具體實(shí)施方式

以下聯(lián)系附圖陳述的詳細(xì)描述旨在作為不同構(gòu)造的描述而不旨在代表僅有的構(gòu)造，其中可實(shí)踐本文描述的概念。詳細(xì)描述包括目的在于提供不同概念的透徹理解的具體細(xì)節(jié)。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明顯的是這些概念可沒有這些具體細(xì)節(jié)而實(shí)踐。

參考附圖，其中貫穿不同的視圖相同的標(biāo)號代表相同的元件，圖1是示出了用來在一部分表面上建造金屬蒙皮層的增量制造工藝中的步驟的流程圖。見標(biāo)題為“additivemanufacturingon3-dcomponents”的于2015年5月14日提交的美國專利申請no.14/711816，其公開通過引用而結(jié)合在本文中。

該工藝從現(xiàn)有的零件表面開始(例如，以下關(guān)于圖2討論的第一金屬部件202)。術(shù)語“零件”既指原本完整的部件，也指處于不完整狀態(tài)的零件，例如通過增量制造工藝制造的毛坯鑄件、坯料、預(yù)制件或零件。該表面按要求適當(dāng)?shù)刂苽?塊100)以接納到其上的粉末材料的粘結(jié)。例如，可將污染物去除和/或用溶劑、氟化物離子清潔、噴砂使表面粗化等。

接下來，在塊102中，將粉末粘附到表面上。粉末可為用于增量制造的任何合適的材料。例如，粉末可為金屬、聚合物、有機(jī)物或陶瓷成分。

如本文所用，術(shù)語“粘附”指使得層以充分的粘結(jié)強(qiáng)度粘附在表面上，以便在后續(xù)的粉末熔化過程中保持就位?！罢掣健敝阜勰┚哂谐鋈鐚τ诔Ｒ?guī)粉末層機(jī)械的情況那樣在其自身重量下簡單地靜止就位的粘結(jié)或連接。例如，表面可涂覆粘性制品，其可通過諸如浸漬或噴灑等方法施加。合適的低成本粘附劑的一個非限制示例是從mn55144us圣保羅的3m公司可獲得的可復(fù)位75噴霧粘合劑。備選地，粉末可通過其他方法例如到零件表面的靜電吸引或通過粉末的磁化(如果零件是含鐵的)來粘附。如本文所用，術(shù)語“層”指的是質(zhì)量的增量增加而不要求層是平面的，或者覆蓋特定區(qū)域或者具有特定厚度。

粉末可通過將粉末滴落或噴灑在表面上，或者通過將零件浸漬在粉末中而涂覆。粉末涂覆可以按需要可選地繼之以涂刷、刮擦、吹掃或搖動以去除多余的粉末(塊104)，例如以獲得均勻的層。注意到粉末涂覆工藝不需要常規(guī)的粉末層或平坦的工作表面，并且零件可由任何期望的裝置支撐，諸如簡單的工作臺、夾鉗或固定裝置。

一旦粉末被粘附，就使用定向能量源(諸如激光或電子束)來熔融正在建造的結(jié)構(gòu)的層，塊106。定向能量源發(fā)出束并且束流控制裝置被用來在暴露的粉末表面上以適當(dāng)?shù)膱D案控制束流。暴露的粉末層由束流加熱到允許其熔融、燒結(jié)、流動并凝固的溫度。此步驟可稱作熔化粉末。

熔化步驟可繼之以按需要去除任何未熔化的粉末(例如，通過涂刷、刮擦、吹掃或搖動)，塊107。此步驟是可選的，意味著其對于特定的應(yīng)用可能需要或期望也可能不需要或不期望。

重復(fù)粘附粉末、去除多余的粉末且然后定向能熔融或燒結(jié)粉末的此循環(huán)，直至完成整個部件(塊109)。

以上描述的總體工藝可用于形成期望的任何類型的增量結(jié)構(gòu)。該工藝對于形成燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)熱部段部件上的冷卻結(jié)構(gòu)尤其有用。

本發(fā)明公開的型芯部件可用于在最終制品中提供冷卻特征，諸如冷卻孔、后緣冷卻通道、微通道、連接兩個冷卻腔室的交叉孔、雙重壁或近壁冷卻結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部沖擊孔、葉片的根部轉(zhuǎn)折中的翻修孔(refresherhole)，以及本領(lǐng)域已知的附加冷卻特征。此外，可使用分級型芯部件來匹配兩種或更多材料的熱膨脹特性。本發(fā)明公開的型芯部件也可用來用期望元素或合金給鑄造金屬對象的某些區(qū)域進(jìn)行添加或添補(bǔ)。

以上描述的增量制造技術(shù)使得能夠形成幾乎任何期望形狀和成分的型芯部件。本發(fā)明公開的型芯部件可以可選地與其他難熔金屬件或其他金屬(非難熔)或陶瓷部件進(jìn)行組裝。在一個實(shí)施例中，在陶瓷模具的型芯部分內(nèi)可利用型芯部件和任何其他可選部件，諸如用在用于噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī)的超合金渦輪葉片的制造中。然后可以準(zhǔn)備模具并且將熔化的超合金灌入模具的型腔中，包括與難熔金屬部件接觸。與使用熱學(xué)(例如熔融)或化學(xué)工藝(例如蝕刻)從形成的超合金部件去除難熔部件一起或在其之前，可使用組合的機(jī)械和化學(xué)工藝來將模制部件從模具去除。

圖2-8圖示了根據(jù)本發(fā)明公開的某些方面生產(chǎn)鑄造部件212的方法200。在一方面，圖2-8中圖示的方法200可用來鑄造諸如單晶超合金渦輪葉片的噴氣式飛機(jī)部件。例如，參考圖2，第一金屬部件202可用作起點(diǎn)來制造圖8中所見的最終鑄造部件212。第一金屬部件202可包括低熔點(diǎn)金屬和/或合金，包括但不限于，鋁、鎳、銅、金和/或銀或它們的組合或它們的合金的至少其中一種。此外，第一金屬部件202可包括并非難熔金屬的金屬。

參考圖3，可包圍第一金屬部件202形成第二金屬蒙皮層204。一方面，第二金屬蒙皮層204可使用在前關(guān)于圖1描述的增量制造技術(shù)形成。例如，第一金屬部分202可按要求準(zhǔn)備來接納將難熔金屬粉末粘結(jié)到其上。第一金屬部件202的表面的準(zhǔn)備可包括去除污染物和/或使用溶劑、氟化物離子清潔、噴砂等粗化該表面。

接下來，根據(jù)一個示例實(shí)施例，可將難熔金屬粉末粘附到第一金屬部件202的表面上。難熔金屬粉末可包括，但不限于，鉬、鈮、鉭和/或鎢或它們的組合或它們的合金的至少其中一種。一方面，可以可選地選擇第二金屬蒙皮層204的材料來通過將一種或更多元素或合金擴(kuò)散到鑄造部件212的材料中來局部地改變鑄造部件212的成分。一些難熔金屬可在熔化/液態(tài)的超合金中氧化或者分解。另外，可使用可包括在加熱時(shí)形成表面保護(hù)膜的材料的第二金屬蒙皮層204。例如，mosi2，其相應(yīng)地形成sio2保護(hù)層。

依然參考圖3，可通過在第一金屬部件202的表面上滴落或噴灑難熔金屬粉末，或者通過將第一金屬部件202浸漬在難熔金屬粉末中而涂覆難熔金屬粉末。難熔金屬的粉末涂覆可以按需要可選地繼之以涂刷、刮擦、吹掃或搖動以從第一金屬部件202去除多余的粉末，例如以獲得均勻的層。

一旦難熔金屬粉末被粘附到第一金屬部件202上，就可使用定向能量源206(諸如激光或電子束)來熔融/燒結(jié)一層難熔金屬，從而在第一金屬部件202的表面上形成第二金屬蒙皮層204。定向能量源206發(fā)出束流并且束流控制裝置被用來在暴露的粉末表面上以適當(dāng)?shù)膱D案控制束流。暴露的難熔金屬粉末層由束流加熱到允許其熔融、燒結(jié)、流動并固化的溫度。此步驟可稱作將難熔金屬粉末熔化成第二金屬蒙皮層204。第一金屬部件202上的該蒙皮層204也可以圖案或間歇層(未示出)提供。例如，第二金屬蒙皮層204可包括兩個或更多孔，其允許通過后續(xù)的工藝接近下面的金屬。接近孔然后可用來從蒙皮層內(nèi)去除金屬，并且可能在后續(xù)的步驟中添加鑄造金屬。另外，第二金屬蒙皮層204可根據(jù)最終制品的期望形狀形成具有均勻的厚度或者不均勻的厚度。

備選地，蒙皮層204可使用標(biāo)題為“additivemanufacturingofhybridcore”的u.s.2013/0266816中公開的增量制造技術(shù)來形成，其公開整體結(jié)合在本文中。

在前參考具體金屬討論的示例實(shí)施例并不旨在為限制性的。例如，第一金屬部件202可包括具有比用于第二金屬蒙皮層204的金屬更低熔點(diǎn)的任何金屬。類似地，第二金屬蒙皮層204可包括具有比用于第一金屬部件202的金屬更高熔點(diǎn)的任何金屬。

參考圖4，外型殼部件208可包圍第一金屬部件202和第二金屬蒙皮層204形成。外型殼模208可包括陶瓷。備選地，外型殼部件208可包圍第一金屬部件202形成且第一金屬部件202可去除，從而在外型殼部件中形成型腔。在此備選示例中，第二金屬蒙皮層204可形成在外型殼部件208中型腔的表面上。

如圖5中所示，可從第二金屬蒙皮層204和外型殼部件208去除第一金屬部件202以形成型腔210。在一方面，可通過熔融第一金屬部件202來從鑄造模400去除第一金屬部件202。在一個示例實(shí)施例中，第一金屬部件202可選擇成使得其熔點(diǎn)低于第二金屬蒙皮層204的熔點(diǎn)。以這種方式，可在不熔融難熔金屬204和/或?qū)ζ湓斐蓳p傷的情況下熔融第一金屬部件202。

如圖6中所示，可將液態(tài)金屬灌入型腔210并凝固以形成鑄造部件212。液態(tài)金屬可為液態(tài)超合金。例如，液態(tài)金屬可包括鎳基合金，其尤其包括因科鎳。

如圖7中所示，在使液態(tài)金屬凝固以形成鑄造部件212之后，可去除外型殼模208以暴露第二金屬蒙皮層204以及鑄造部件212?？赏ㄟ^機(jī)械手段例如打破來去除外型殼模208。

參考圖8，可去除第二金屬蒙皮層204暴露鑄造部件212。第二金屬蒙皮層204的去除可通過化學(xué)手段(例如蝕刻)來去除，其包括在酸處理中沉浸。到了第二金屬蒙皮層是陶瓷型芯部件的一部分的程度，可在升高的溫度和/或壓力下使用腐蝕性溶液來在去除第二金屬蒙皮層之前或之后將陶瓷材料濾出?？墒褂没瘜W(xué)手段來去除第二金屬蒙皮層，該化學(xué)手段并不去除鑄造部件212或?qū)е聦ζ涞膿p傷。在一方面，第二金屬蒙皮層通過燒結(jié)而不是熔融來完成熔化而形成。這可增加用來去除第二金屬蒙皮層的選項(xiàng)的數(shù)量。例如，在一些情況下燒結(jié)的(不完全熔化的)金屬可使用物理手段(例如搖動)來去除。此外，燒結(jié)的材料可以使用酸蝕來更容易地去除，其中腐蝕溶液更快速地侵入燒結(jié)的粉末結(jié)構(gòu)。備選地，可省略圖8中圖示的步驟且第二金屬蒙皮層204可保持在鑄造部件212上。

在形成超合金鑄造部件期間和/或之后可去除第一金屬部件202和第二金屬蒙皮層204。第一金屬部件202可選擇成使得其具有比第二金屬蒙皮層204更低的熔點(diǎn)。以這種方式，可在不熔融第二金屬蒙皮層204和/或?qū)ζ湓斐蓳p傷的情況下熔融并去除第一金屬部件202。之后，可將熔融的超合金灌入通過去除第一金屬部件202并通過留下第二金屬蒙皮層204形成的型腔。可在使熔融的超合金凝固后執(zhí)行第二金屬蒙皮層204的去除來產(chǎn)生鑄造部件(例如，渦輪葉片)。例如，第二金屬蒙皮層204可使用化學(xué)手段來去除，包括但不限于，使用酸處理蝕刻。去除第二金屬蒙皮層204的蝕刻可以在升高的溫度和壓力下在腐蝕性溶液中沉浸之前或之后實(shí)施以去除任何陶瓷。一方面，第二金屬蒙皮層204可以被燒結(jié)而不是熔融。這可增加用來去除第二金屬蒙皮層204的選項(xiàng)的數(shù)量。例如，在一些情況下燒結(jié)的(不完全熔化的)第二金屬可使用物理手段(例如搖動)來去除。此外，燒結(jié)的材料可以使用酸蝕來更容易地去除，其中腐蝕溶液更快速地侵入燒結(jié)的粉末結(jié)構(gòu)。

在以上示例中，第一金屬部件202被用作可拋棄模型材料(patternmaterial)，類似于用來形成渦輪葉片的失蠟鑄造工藝中的蠟。此外，第一金屬部件202在失蠟鑄造工藝內(nèi)可結(jié)合第二金屬蒙皮層204使用。在這種情況下，兩種金屬形成鑄造型芯的一部分。然后將鑄造型芯包圍在蠟中且隨后包圍在陶瓷型殼中。去除蠟，并且之外，在用來去除蠟的相同或不同加熱步驟中熔融掉第一金屬部件202。第一金屬部件202可用作鑄造工藝中的澆口材料(gatematerial),其提供用于隨后模制材料在被熔融掉之后的通道。備選地，在熔模鑄造工藝中在型殼模的一部分內(nèi)第一金屬部件202可結(jié)合第二金屬蒙皮層204使用。

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