[发明专利]一种高缺陷容限的单晶高温合金构件及其制备方法

权利要求书

1.一种高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：按重量百分比计，该单晶高温合金构件的化学成分如下：

C 0.12～0.18％，Cr 4.3～5.6％，Al 5.6～6.3％，Co 8.0～10.0％，Mo 0.8～1.4％，W7.7～9.3％，Nb 1.4～1.8％，Ta 3.5～4.5％，Re 3.5～4.5％，Y 0.001～0.005％，Hf0.005～0.03％，Zr 0.005～0.03％，Ti ≤0.2％，V 0.001～0.1％，Ce 0.001～0.0055％，La 0.001～0.0045％，余量为Ni及不可避免的杂质；

所述高缺陷容限的单晶高温合金构件的制备方法，是采用定向凝固工艺进行高缺陷容限的单晶高温合金构件的制备，具体包括如下步骤：

（1）按所述合金成分将原料混合，利用真空感应熔炼制备出母合金；

（2）设计合金构件结构和辅助浇注系统结构，所述辅助浇注系统结构包括螺旋选晶器、竖直通道和与竖直通道之间夹角为θ的斜向通道；所述竖直通道与斜向通道的上端均连接合金构件，竖直通道与斜向通道的下端均连接螺旋选晶器；

（3）根据步骤（2）设计的合金构件结构和辅助浇注系统结构制备金属模具及制备陶瓷模壳；模壳底部放在铜水冷结晶器上；

（4）在定向凝固炉中采用螺旋选晶法进行定向凝固，获得高缺陷容限的单晶高温合金构件；其中：定向凝固中合金浇注温度1520-1580℃，提拉速度5mm/min；

步骤（2）中，所述合金构件包括中间段，中间段的两个端部为长方体结构，其中：所述所述合金构件中间段的长度为L₁，两个长方体端部的长度为L₂，长方体端部的高度为H₁；

所述辅助浇注系统中，所述竖直通道为圆柱状，所述竖直通道的直径为Y₁；所述竖直通道的上端连接于合金构件中间段的中心位置；所述斜向通道为两个，两个斜向通道的上端分别连接于合金构件长方体端部的底部中心；所述螺旋选晶器下部的引晶段和上部的选晶段；所述竖直通道与两个斜向通道的下端均与所述选晶段的上部相连接；

步骤（2）中，1＜L₁/L₂＜3，1＜H₁/L₂＜5，且L₁为10-40mm，L₂为0.5-10mm，H₁为20-45mm，通过对L₁、L₂和H₁三者间的尺寸进行调控实现对定向凝固过程中补缩通道的控制，进而实现对构件内部微孔尺寸的调控；

步骤（2）中，所述竖直通道的直径Y₁为0.5-10mm，1＜L₁/Y₁＜4，通过对Y₁与L₁尺寸的调控，使枝晶之间发生不同程度的相遇，实现不同角度差异的小角度晶界缺陷的制备。

2.根据权利要求1所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，O≤0.02wt.％，N≤0.02wt.％，S≤0.004wt.％，B≤0.008wt.％。

3.根据权利要求1或2所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，Hf+Zr元素总量≥0.02wt.%。

4.根据权利要求1或2所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，0.001wt.%≤Ti+V≤0.3wt.%。

5.根据权利要求1或2所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，Ce/La≤1。

6.根据权利要求2所述的高缺陷容限的单晶高温合金构件，其特征在于：该单晶高温合金构件的化学成分中，O+N≤0.03wt.%。