鑄造單晶金屬部件的方法技術

本發明專利技術涉及鑄造領域，具體地用于鑄造單晶金屬部件（256）的方法，至少包括通過模具（250）中至少一個澆鑄通道（252），將熔化合金（254）澆鑄到模具（250）的模槽（251）中，熱處理合金和搖晃掉模具（250），其中在搖晃掉過程結束之前進行熱處理。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】【專利摘要】本專利技術涉及鑄造領域，具體地用于鑄造單晶金屬部件（256）的方法，至少包括通過模具（250）中至少一個澆鑄通道（252），將熔化合金（254）澆鑄到模具（250）的模槽（251）中，熱處理合金和搖晃掉模具（250），其中在搖晃掉過程結束之前進行熱處理。【專利說明】專利技術背景本專利技術涉及鑄造業領域，并且特別地涉及鑄造單晶金屬部件。傳統的金屬合金是各方等大和多晶的:在固態，它們形成基本上相同尺寸，通常I毫米(mm)數量級的大量顆粒，但是顆粒的方向或多或少程度上是隨機的。顆粒之間的連接構成了這種合金所制造的金屬部件中的弱點。然而，用于加強這些顆粒間連接的添加劑的應用具有降低熔化溫度的缺陷，當用這種方法所生產的部件在高溫下使用時，這特別地麻煩。為了解決該缺陷，首先提出柱形多晶的合金，其中顆粒固化有確定的方向。通過在金屬部件上主要載荷的方向上定向顆粒，可以增加在特定方向上這種部件的強度。然而，即使在受到沿著特定軸線被強烈地定向的力作用的部件中，諸如，例如受到離心力作用的渦輪機葉片中，它還是可以有利于提供沿著其它軸線的更大強度。那就是為什么自從二十世紀七十年代結束，已經開發了新的所謂“單晶”金屬合金，其能夠鑄造形成為單個顆粒的部件，通常，這種單晶合金是鎳合金，具有小于10%摩爾(mol%)的鈦和/或鋁的濃度。因此，固化后，這些合金形成兩相固體，具有希臘語的第二十個字母(T )的第一相和希臘語的第二十個字母撇號(T ’)的第二相。T相具有中心是立方晶體晶格的面，其中鎳、鋁和/或鈦的原子可以占據任何位置。相反，在T’相中，鋁和/或鈦的原子形成立方結構，占據立方體的八個角，而鎳原子占據立方體的面。這些新合金之一是“AM1”鎳合金,其是由斯奈克瑪(Snecma),法國國家航天航空研究中心(ONERA)實驗室和巴黎礦業大學(I' Ecole des Mines de Paris)和Imphy SA聯合開發的。由這種合金所制造的部件不僅能夠獲得沿著所有力軸線的特別高水平的機械強度，它們也具有抵抗高溫的改善性能，因為它們不需要用于將它們的晶粒更堅固地粘合在一起的任何添加劑。因此，基于這種單晶合金所生產的金屬部件可以有利地例如，用在渦輪機的熱部分中。然而，即使使用這種特別的合金時，也難以避免這種部件生產過程中的再結晶現象，在部件中再次產生晶粒和新的弱點。在常規的鑄造方法中，熔化合金通過模具中至少一個澆鑄通道，被澆鑄到模具的模槽中，合金固化后，移除模具，以釋放部件，然后對部件進行熱處理，諸如淬火，例如，其中金屬首先被加熱以隨后被快速地冷卻，以均質化單晶中τ相和T ’相，而不會引起它熔化。然而，鑄造后部件所受到的機械撞擊可以局部地破壞單晶的晶格的穩定性。此后，熱處理可以在通過那種方式已經被破壞穩定性的位置中觸發不想要的再結晶，因此失去部件的單晶性質和在其中產生了弱點。即使進行了相當大的努力，也非常難以避免重幾十公斤的模具處理中的機械撞擊，特別地因為模具本身的移除涉及機械沖擊的使用。而且，就其本身而言，熱處理溫度的有限降低不可能顯著地防止這些再結晶現象。專利技術的目的和概述本專利技術尋求補救這些缺陷。為此目的，本專利技術尋求提出鑄造方法，其可以在澆造到模具中的合金已經被固化后，很大程度地限制部件熱處理后的再結晶現象。通過下列事實達到該目的:在本專利技術至少一個實施方式中的鑄造方法中，在合金在模具中已經被固化之后，但是在模具移除結束之前，進行熱處理。通過這些規定，在可能消弱形成部件的單晶的晶體結構的操作之前，進行熱處理。盡管本領域技術人員可能已經想到熱處理期間模具的至少一些殘余部分的存在將使熱處理不太有效，但是已經發現通過該方法可以更早地進行熱處理，而不會對金屬部件具有有害的作用，并且相反地，更早地進行該熱處理，可以避免熱處理期間出現的不想要的再結晶。特別地，如果所述模具的移除包括通過錘擊的移除的第一步驟和通過噴射水流的移除的隨后步驟，所述熱處理可以有利地至少在噴射水流的移除之前進行，常常發現該噴射水流的移除是隨后所進行的熱處理期間出現的再結晶現象的來源。在可替代的實施方式中，然而可以設想甚至在開始移除模具之前進行熱處理。在這種情況下，應該通過其它方法，特別地幾何方法抗擊這種再結晶現象。在本專利技術的第二方面，所述澆鑄通道可以包括鄰近所述模槽的至少一個過渡區區域，該過渡區域具有在所述澆鑄通道和所述模槽之間半徑不小于0.3mm的圓形部分，以避免熔化合金流動中的急轉彎，該轉彎可以引起合金中再結晶的區域。特別地，在該區域中，澆鑄通道可以具有相對于上游截面，在垂直于澆鑄通道的模槽截面主軸線方向上的增大的截面。更特別地，澆鑄后，該過渡區域可以形成至少一個金屬連接板，該金屬連接板比上游澆鑄通道更薄，并且更特別地，在澆鑄通道的兩個相對側的每側上具有至少一個這種金屬連接板。當模具包括穿入到所述模槽中和占據鄰近所述澆鑄通道的空間的至少一個核心時，澆鑄后，所述過渡區域可以形成至少一個金屬連接板，該金屬連接板鄰近所述核心和比上游澆鑄通道更薄，所述澆鑄通道用于在金屬部件中形成腔室的目的。鄰近核心的每個金屬連接板可以在鄰近核心上表面上具有遵循基本上凹線的外邊緣。過渡區域可以在所述核心的每側上形成至少一個金屬連接板。在這種情況下，所述核心的鄰近金屬連接板可以具有在它們的端部連接在一起的外邊緣，以繞著核心行進。通過這種方法，在鑄造期間，該過渡區域可以以基本上同時的方式在其整個寬度上填滿模槽，因此避免合金固化期間單晶的晶體結構中產生不規則性。在熱處理步驟期間，這種不規則性可以產生局部再結晶，因此在金屬部件中形成弱點。為了增加金屬部件的生產，模具可以包括設置的像一串葡萄的多個模槽，以同時鑄造多個金屬部件。本專利技術的方法特別地適于用于生產一些金屬部件，諸如渦輪發動機葉片。本專利技術也提供了通過該方法所獲得的金屬部件。附圖的簡要描述通過閱讀下面通過非限制性實施例所給出的實施方式的詳細描述，可以很好地理解本專利技術和更好地呈現其優點。描述參考了附圖，其中:圖1表示現有技術的鑄造方法。圖2表示本專利技術實施方式中的鑄造方法。圖3表示現有技術模具中澆鑄通道和鑄造模槽之間的連接。圖4是使用圖2的方法所生產的金屬部件的立體圖；和圖5是圖4中所示金屬部件的平面V-V上的截面圖。本專利技術的詳細描述例如，渦輪發動機葉片和更特別地，高壓渦輪機葉片的生產中所使用的常規鑄造方法如圖1中所示。在第一步驟中，通常通過蠟膜鑄造方法生產陶瓷模具150，盡管可以替代地使用其它常規的方法。陶瓷模具150具有多個模槽151，其通過澆鑄通道152連接到模具150的外部孔口 153。成形每個模槽151以鑄造待要被生產的金屬部件。在這種情況下，因為待要被生產的部件是中空的，模具150也包括穿入到每個模槽151中的核心155。在該第一步驟后，在鑄造步驟中，將熔化的合金154倒入進孔口 153中，以通過澆鑄通道152填滿模槽151。在合金已經被固化后，在第三步驟中，通過錘擊進行模具150的最初移除，以從模具150釋放接合為串157的金屬部件156。為了排除模具150的最后殘余，然后通過噴射水流的進行移除的另外步驟。在下面的步驟S105中，從串157切割下單獨的部件156。然后，在下面的步驟中從每個部件156移除核心155，并且部件1本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：思琳·彥希·陳，伯諾伊特·喬治斯·喬斯林·瑪麗，大衛·羅賽特力，
申請(專利權)人：斯奈克瑪，
類型：
國別省市：