專利名稱：一種用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫合金部件的精密鑄造，具體是用于高溫合金單晶葉片制造的一種優(yōu)化其定向柱晶組織的模殼。
背景技術(shù)：
如圖1所示，制造定向凝固柱晶組織的高溫合金葉片時(shí)，需在專用的定向凝固裝置中進(jìn)行。首先，將陶瓷模殼I安放在水冷底盤5上，再開啟加熱器將其預(yù)熱到合金高溫合金以上；然后，向陶瓷模殼I內(nèi)澆入熔化后的高溫合金熔體2，陶瓷模殼I的底部的高溫合金熔體2受到水冷底盤5的激冷首先凝固。隨著熱量向下傳出和陶瓷模殼I下降進(jìn)入冷卻區(qū)，陶瓷模殼I內(nèi)的高溫合金熔體2由下向上定向凝固，高溫合金鑄件3的晶粒由下向上定向生長，形成垂直走向的柱狀晶組織。但是在葉片的緣板部分，由于高溫合金鑄件3的截面突然橫向變大，熱量不能垂直向下傳出，定向凝固遭到破壞，因而生成粗大的外來雜晶晶粒4-1和4-2。這些緣板部分的外來雜晶晶粒4-1和4-2晶粒粗大、晶向不好，破壞了葉片垂直走向的的柱狀晶組織、使其性能受到嚴(yán)重影響；外來雜晶晶粒4-1和4-2甚至還會(huì)斜向長入高溫合金鑄件3的葉片葉身部分，造成更大的影響。特別是重型燃機(jī)用的大型葉片，緣板部位的外來雜晶晶粒4-1和4-2尤其突出明顯，問題更為嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:提供一種用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，能夠使葉片緣板部位形成理想的柱晶組織。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，在定向凝固裝置中使用，所述模殼上的葉片緣板突出部位底部和水冷底盤頂部之間設(shè)置有引晶柱，該引晶柱沿晶體生長方向設(shè)置，引晶柱內(nèi)部有空腔，且引晶柱的內(nèi)部空腔與模殼內(nèi)部空腔貫通。所述引晶柱是若干根，對(duì)應(yīng)葉片緣板突出部位的截面均勻設(shè)置、相互平行。本發(fā)明所產(chǎn)生的有益效果是:
本發(fā)明的用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，采用定向柱晶引晶技術(shù)，利用定向凝固工藝生產(chǎn)出的高溫合金葉片具有沿軸向生長的柱晶組織，由于消除了有害的橫向晶界，高溫性能比起普通的精密鑄造方法生產(chǎn)出的等軸晶組織有了顯著提高。根據(jù)本發(fā)明，在緣板突出部分和水冷底盤之間，添加上一定數(shù)量和相應(yīng)形狀的引晶柱。作為鑄件的附加部分，引晶柱須在組裝蠟?zāi)r(shí)用相應(yīng)的蠟條粘上，通過粘漿淋砂制成模殼，脫蠟后形成空腔。澆注后引晶柱起著將緣板的熱量垂直向下傳出的作用，同時(shí)柱內(nèi)的定向凝固過程會(huì)延續(xù)到緣板內(nèi)，使緣板也形成良好的柱晶組織。


圖1為現(xiàn)有的高溫合金葉片的定向凝固工藝示意 圖2為本發(fā)明的高溫合金葉片的定向凝固工藝示意圖。圖中標(biāo)號(hào)表示:1、陶瓷模殼，2、高溫合金熔體，3、高溫合金鑄件，4、外來雜晶晶粒，
5、水冷底盤,6、柱狀晶組織,7、引晶柱。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，本發(fā)明是一種用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，在定向凝固裝置中使用，本具體實(shí)施方式
中，模殼為陶瓷模殼I。模殼(陶瓷模殼I)上的葉片緣板突出部位底部和水冷底盤5頂部之間設(shè)置一定數(shù)量和相應(yīng)形狀的引晶柱7。引晶柱7沿晶體生長方向設(shè)置，引晶柱7在模殼中形成空腔，與模殼(陶瓷模殼I)的內(nèi)部空腔貫通。根據(jù)高溫合金鑄件3的生長需要，引晶柱7可制成柱形、塊形或板形，也可制成多個(gè)分散或成束的細(xì)條形，以使得本發(fā)明模殼的制殼過程(粘漿淋砂)盡量少受影響。引晶柱7可是若干根，對(duì)應(yīng)葉片緣板突出部位的截面均勻設(shè)置、相互平行。本具體實(shí)施方式
中，將熔化后的高溫合金熔體2澆注在陶瓷模殼I內(nèi)后，引晶柱7起著將葉片緣板突出部位的熱量垂直向下傳出的作用，同時(shí)引晶柱7內(nèi)部空腔的定向凝固過程會(huì)延續(xù)到葉片緣板突出部位，使葉片緣板突出部位也形成良好的柱狀晶組織6。具體的:使用本發(fā)明的用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼進(jìn)行高溫合金的定向凝固時(shí)，從水冷底盤5開始，在引晶柱7-1和7-2的內(nèi)部腔體中從下至上定向均勻地生長晶體鑄條，并延伸至葉片緣板突出部位的陶瓷模殼I內(nèi)部，使得葉片緣板突出部位的高溫合金鑄件3為晶向好、晶粒小且均勻的定向凝固柱狀晶組織6。本發(fā)明的用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼的制作方法十分簡單，關(guān)鍵步驟在于蠟?zāi)＝M裝工序，具體如下:
首先，將相應(yīng)的引晶蠟柱，插入已組裝好的葉片蠟?zāi)５木壈搴偷装逯g。此時(shí)，既要保證緣板處得到理想的柱晶組織，也要考慮到加工面和切割問題。引晶柱7作為陶瓷模殼I的附加部分，必須在組裝蠟?zāi)r(shí)、使用與引晶柱7相同尺寸的蠟條粘在葉片蠟?zāi)Ｉ?。然后，按照通常的精鑄方法制作模殼(沾漿、淋砂、脫蠟、燒結(jié))，即可得到本發(fā)明的用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼。具體的，引晶柱7的蠟條通過粘漿淋砂制成模殼，脫蠟后形成引晶柱7的空腔。本發(fā)明的用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼在使用之前，先在真空爐內(nèi)預(yù)熱并保溫焙燒，然后再使用導(dǎo)熱模殼進(jìn)行高溫金屬合金試樣的澆注和定向凝固。使用本發(fā)明的用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼進(jìn)行定向凝固的方法與一般的高溫合金葉片的定向凝固工藝相同，只是在清理高溫合金鑄件3時(shí)，需要將引晶柱腔形成晶體鑄條切除。
權(quán)利要求
1.一種用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，在定向凝固裝置中使用，其特征在于:所述模殼上的葉片緣板突出部位底部和水冷底盤頂部之間設(shè)置有引晶柱，該引晶柱沿晶體生長方向設(shè)置，引晶柱內(nèi)部有空腔，且引晶柱的內(nèi)部空腔與模殼內(nèi)部空腔貫通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，其特征在于:所述引晶柱是若干根，對(duì)應(yīng)葉片緣板突出部位的截面均勻設(shè)置、相互平行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于優(yōu)化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，在定向凝固裝置中使用，所述模殼上的葉片緣板突出部位底部和水冷底盤頂部之間設(shè)置有引晶柱，該引晶柱沿晶體生長方向設(shè)置，引晶柱內(nèi)部有空腔，且引晶柱的內(nèi)部空腔與模殼內(nèi)部空腔貫通。所述引晶柱是若干根，對(duì)應(yīng)葉片緣板突出部位的截面均勻設(shè)置、相互平行。本發(fā)明采用定向柱晶引晶技術(shù)，利用定向凝固工藝生產(chǎn)出的高溫合金葉片具有沿軸向生長的柱晶組織，由于消除了有害的橫向晶界，高溫性能比起普通的精密鑄造方法生產(chǎn)出的等軸晶組織有了顯著提高。澆注后引晶柱起著將緣板的熱量垂直向下傳出的作用，同時(shí)柱內(nèi)的定向凝固過程會(huì)延續(xù)到緣板內(nèi)，使緣板也形成良好的柱晶組織。
文檔編號(hào)C30B29/52GK103143678SQ20131011069
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者馬德新, 楊功顯, 鞏秀芳 申請(qǐng)人:東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司