一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法技術

本發明專利技術提供了一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法，屬于高溫合金技術領域。本發明專利技術通過將蠟紙A貼合于陶瓷支撐體表面，可以使沾漿涂殼與澆鑄過程中薄壁蠟模形狀保持穩定不變形，解決了蠟模易變形的問題；當需要制備不同壁厚或形狀的薄壁鑄件時，本發明專利技術僅需選擇不同厚度的蠟紙A進行剪裁即可，可以方便調整薄壁的厚度和形狀。實施例的結果表明，采用本發明專利技術的方法可以制備厚度為0.3～1mm的薄壁鑄件，且鑄件兩側枝晶尺寸相近，組織均勻，無彎曲變形和欠鑄等問題，提高了蠟模制作成品率和鑄件澆鑄的成品率。

A preparation method of single crystal superalloy thin wall casting

【技術實現步驟摘要】
一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法
本專利技術涉及高溫合金
，尤其涉及一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法。
技術介紹
隨著對航空發動機推力和動力需求的不斷提高，對單晶高溫合金氣冷渦輪葉片提出了更高要求。而葉片越薄，越可以提高冷卻效率。通常這種單晶高溫合金葉片的最小壁厚小于0.5mm，而由此產生的薄壁效應也得到了更多關注。對于單晶高溫合金葉片薄壁效應的研究，需要以制備出接近單晶高溫合金葉片狀態的薄壁試樣為基礎。現階段薄壁試樣的制備主要通過在模具中壓注蠟模鑄造薄壁試樣，如中國專利CN201610245308.1公開了一種熔模精密鑄造單晶高溫合金薄壁試樣的制備方法，雖然得到的試樣表面狀態與實際氣冷渦輪葉片薄壁位置的表面狀態一致，但在制備過程中蠟模易變形，且鑄件尺寸高度依賴模具，不便于根據需要調整薄壁鑄件的厚度與形狀。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法，采用本專利技術方法制備單晶高溫合金薄壁鑄件，不需要依賴模具，可以方便調整薄壁的厚度和形狀，同時能夠解決蠟模易變形的問題。為了實現上述專利技術目的，本專利技術提供以下技術方案：本專利技術提供了一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法，包括以下步驟：將蠟紙A貼合于陶瓷支撐體表面，在所述陶瓷支撐體表面形成蠟模，得到支撐蠟模組合；所述蠟紙A的底邊與陶瓷支撐體的底邊重合，所述蠟紙A的形狀和尺寸與目標單晶高溫合金薄壁鑄件相同；在所述支撐蠟模組合的底部固定選晶器和放大器組合，得到中間體；所述選晶器和放大器組合中的放大器與所述支撐蠟模組合的底部相連接；所述選晶器和放大器組合的材質為蠟料；將所述中間體組裝至澆道盤上，然后對所述中間體進行沾漿涂殼形成型殼，脫蠟后得到鑄型；將單晶高溫合金熔體澆鑄到所述鑄型中，得到單晶高溫合金薄壁鑄件。優選的，所述陶瓷支撐體中氧化鋁的質量含量大于99％，所述陶瓷支撐體的厚度為0.5～1mm。優選的，所述沾漿涂殼時，以所述蠟模分界，所述蠟模一側為陶瓷支撐體和型殼，另一側為型殼，蠟模一側陶瓷支撐體和型殼的厚度之和等于蠟模另一側型殼的厚度。優選的，所述蠟模無陶瓷支撐體一側的型殼厚度為5～15mm。優選的，還包括與所述蠟紙A同側貼合于所述陶瓷支撐體頂部的蠟紙B，所述蠟紙B為倒梯形，所述蠟紙B的短底邊與蠟紙A的頂邊重合相接。優選的，所述蠟紙B的高度為10～15mm，長底邊為短底邊的1.25～2倍。優選的，所述陶瓷支撐體的縱向尺寸為目標單晶高溫合金薄壁鑄件縱向尺寸和蠟紙B的高度之和，橫向尺寸比目標單晶高溫合金薄壁鑄件的橫向尺寸大1～5mm。優選的，所述脫蠟為蒸汽脫蠟，所述脫蠟的溫度為120～150℃，時間為20～60min。優選的，所述澆鑄的溫度為1520～1560℃，抽拉速度為1～5mm/min。優選的，所述單晶高溫合金薄壁鑄件的壁厚為0.3～1mm。本專利技術提供了一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法，包括以下步驟：將蠟紙A貼合于陶瓷支撐體表面，在所述陶瓷支撐體表面形成蠟模，得到支撐蠟模組合；所述蠟紙A的底邊與陶瓷支撐體的底邊重合，所述蠟紙A的形狀和尺寸與目標單晶高溫合金薄壁鑄件相同；在所述支撐蠟模組合的底部固定選晶器和放大器組合，得到中間體；所述選晶器和放大器組合中的放大器與所述支撐蠟模組合的底部相連接；所述選晶器和放大器組合的材質為蠟料；將所述中間體組裝至澆道盤上，然后對所述中間體進行沾漿涂殼形成型殼，脫蠟后得到鑄型；將單晶高溫合金熔體澆鑄到所述鑄型中，得到單晶高溫合金薄壁鑄件。本專利技術通過將蠟紙A貼合于陶瓷支撐體表面，可以使沾漿涂殼與澆鑄過程中薄壁蠟模形狀保持穩定不變形，解決了蠟模易變形的問題；當需要制備不同壁厚或形狀的薄壁鑄件時，本專利技術僅需選擇不同厚度的蠟紙A進行剪裁即可，可以方便調整薄壁的厚度和形狀。進一步的，本專利技術通過控制陶瓷支撐體中氧化鋁的含量大于99％以及陶瓷支撐體的厚度為0.5～1mm，使得陶瓷支撐體具有大的熱導率，配合蠟模一側陶瓷支撐體和型殼的厚度之和等于蠟模另一側型殼的厚度，使得薄壁凝固過程中兩側溫度梯度相同，從而有利于得到組織均勻的單晶高溫合金薄壁鑄件，解決了現有技術(指通過在模具中壓注蠟模鑄造薄壁試樣)涂料過程中沒有考慮薄壁鑄件兩側料漿厚度導致的溫度梯度差異，使得一側散熱較慢從而導致枝晶粗大，組織不均勻的問題。更進一步的，本專利技術通過設置與所述蠟紙A同側貼合于所述陶瓷支撐體頂部的倒梯形的蠟紙B，并控制蠟紙B的短底邊與蠟紙A的頂邊重合相接，脫蠟后在蠟紙B的位置形成倒梯形的澆鑄空腔，在澆鑄時可以起到引流的作用，從而避免蠟模充填不滿的問題。附圖說明圖1為實施例1平板薄壁鑄件的澆鑄系統的正視圖；圖2為實施例1平板薄壁鑄件枝晶結構的金相照片；圖3為實施例2平板薄壁鑄件的蠟模的正視圖；圖4為實施例3鑄件枝晶結構的金相照片。具體實施方式本專利技術提供了一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法，包括以下步驟：將蠟紙A貼合于陶瓷支撐體表面，在所述陶瓷支撐體表面形成蠟模，得到支撐蠟模組合；所述蠟紙A的底邊與陶瓷支撐體的底邊重合，所述蠟紙A的形狀和尺寸與目標單晶高溫合金薄壁鑄件相同；在所述支撐蠟模組合的底部固定選晶器和放大器組合，得到中間體；所述選晶器和放大器組合中的放大器與所述支撐蠟模組合的底部相連接；所述選晶器和放大器組合的材質為蠟料；將所述中間體組裝至澆道盤上，然后對所述中間體進行沾漿涂殼形成型殼，脫蠟后得到鑄型；將單晶高溫合金熔體澆鑄到所述鑄型中，得到單晶高溫合金薄壁鑄件。本專利技術將蠟紙A貼合于陶瓷支撐體表面，在所述陶瓷支撐體表面形成蠟模，得到支撐蠟模組合。在本專利技術中，所述蠟紙A的形狀和尺寸與目標單晶高溫合金薄壁鑄件相同；本專利技術優選通過剪裁將蠟紙A制成目標單晶高溫合金薄壁鑄件的形狀與尺寸。在本專利技術中，所述蠟紙A的厚度與目標單晶高溫合金薄壁鑄件的厚度相同，具體的所述蠟紙A的厚度優選為0.3～1mm，更優選為0.5～1mm。在本專利技術中，所述單晶高溫合金薄壁鑄件的薄壁可以等厚，也可以不等厚。當所述單晶高溫合金薄壁鑄件的薄壁不等厚時，本專利技術優選沿凝固方向從下到上厚度逐漸減小。本專利技術的蠟紙A作為目標單晶高溫合金薄壁鑄件的模具，當需要制備不同壁厚或形狀的薄壁鑄件時，僅需選擇不同厚度的蠟紙A進行剪裁即可，可以方便調整薄壁鑄件的厚度和形狀。在本專利技術中，所述陶瓷支撐體中氧化鋁的質量含量優選大于99％，所述陶瓷支撐體的厚度優選為0.5～1mm，進一步優選為0.6～0.9mm，更優選為0.7～0.8mm。在本專利技術中，上述氧化鋁含量和厚度的陶瓷支撐體具有大的熱導率，以避免澆鑄時蠟模兩側溫差較大導致的組織不均。在本專利技術中，所述陶瓷支撐體的形狀優選根據目標單晶高溫合金薄壁鑄件的形狀確定，與目標單晶高溫合金薄壁鑄件的形狀相對應，具體可以為平板、弧形、圓環等。在本專利技術中，所述陶瓷支撐體的縱向尺寸優選與單晶高溫合金薄壁鑄件的縱向尺本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：/n將蠟紙A貼合于陶瓷支撐體表面，在所述陶瓷支撐體表面形成蠟模，得到支撐蠟模組合；所述蠟紙A的底邊與陶瓷支撐體的底邊重合，所述蠟紙A的形狀和尺寸與目標單晶高溫合金薄壁鑄件相同；/n在所述支撐蠟模組合的底部固定選晶器和放大器組合，得到中間體；所述選晶器和放大器組合中的放大器與所述支撐蠟模組合的底部相連接；所述選晶器和放大器組合的材質為蠟料；/n將所述中間體組裝至澆道盤上，然后對所述中間體進行沾漿涂殼形成型殼，脫蠟后得到鑄型；/n將單晶高溫合金熔體澆鑄到所述鑄型中，得到單晶高溫合金薄壁鑄件。/n

【技術特征摘要】
1.一種單晶高溫合金薄壁鑄件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
將蠟紙A貼合于陶瓷支撐體表面，在所述陶瓷支撐體表面形成蠟模，得到支撐蠟模組合；所述蠟紙A的底邊與陶瓷支撐體的底邊重合，所述蠟紙A的形狀和尺寸與目標單晶高溫合金薄壁鑄件相同；
在所述支撐蠟模組合的底部固定選晶器和放大器組合，得到中間體；所述選晶器和放大器組合中的放大器與所述支撐蠟模組合的底部相連接；所述選晶器和放大器組合的材質為蠟料；
將所述中間體組裝至澆道盤上，然后對所述中間體進行沾漿涂殼形成型殼，脫蠟后得到鑄型；
將單晶高溫合金熔體澆鑄到所述鑄型中，得到單晶高溫合金薄壁鑄件。


2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述陶瓷支撐體中氧化鋁的質量含量大于99％，所述陶瓷支撐體的厚度為0.5～1mm。


3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述沾漿涂殼時，以所述蠟模分界，所述蠟模一側為陶瓷支撐體和型殼，另一側為型殼，蠟模一側陶瓷支撐體和型殼的厚度之和等于蠟模另一側型殼的厚度。


4.根據權利要求3所述的制備方法，其...

【專利技術屬性】
技術研發人員：宮聲凱，胡斌，裴延玲，李樹索，趙海根，
申請(專利權)人：北航四川西部國際創新港科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川;51