[发明专利]籽晶法制备空心大尺寸双联整铸单晶导向叶片的铸造方法

说明书

本发明涉及籽晶法制备空心大尺寸双联整铸单晶导向叶片的铸造方法，属于高温合金精密铸造技术领域。所述方法包括以下步骤，包括S1，籽晶的制备：检测单晶试棒的晶体取向，用线切割机在单晶试棒上切取Z轴平行于001取向的籽晶，要求籽晶001方向偏离Z轴方向的角度小于2°，然后对其宏观腐蚀和单晶完整性检验得到籽晶；S2，压制蜡模；S3，蜡模组合；S4，模壳的制备；S5，熔炼浇注得到双联单晶叶片铸件。有益效果：可有效控制空心大尺寸双联单晶导向叶片的单晶完整性、晶体取向偏离、疏松缺陷，单晶完整性合格率达85％以上，晶体取向偏离控制在5°以内，疏松报废率在5％以内，显著提高叶片的合格率，可应用于工程化生产。

技术领域

本发明属于高温合金精密铸造技术领域，具体涉及籽晶法制备空心双联整铸单晶导向叶片的铸造方法。

背景技术

随着对发动机性能以及推重比要求的不断提高，发动机的涡轮前进口温度也越来越高，甚至超过了1600℃，这对涡轮叶片的承温能力提出越来越高的要求，因此，在进行新型发动机涡轮导向叶片设计时，考虑到导向叶片由高温引起的热变形以及刚度要求，通常将其设计为双联结构。目前，我国单晶导向叶片主要采用单联铸造、组合焊接的方法制造，但组焊叶片因存在焊缝强度不足、焊缝再结晶等问题，影响了叶片的结构强度和发动机性能的提升，因此，对双联整铸单晶导向叶片精密铸造技术的需求日趋强烈。

然而，由于双联整铸单晶导向叶片结构复杂，整体尺寸大，叶身与缘板转接处截面尺寸突变严重，给叶片的单晶完整性控制、晶体取向控制、疏松缺陷控制带来巨大挑战，叶片铸造技术难度大，合格率极低，生产成本高，制约了该技术的工程化应用。空心大尺寸双联整铸单晶导向叶片精密铸造技术亟待突破。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题提供籽晶法制备空心双联整铸单晶导向叶片的铸造方法，可有效控制空心大尺寸双联单晶导向叶片的单晶完整性、晶体取向偏离、疏松缺陷，单晶完整性合格率达85％以上，晶体取向偏离控制在5°以内，疏松报废率在5％以内，显著提高叶片的使用性能和铸件合格率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：本籽晶法制备空心双联整铸单晶导向叶片的铸造方法包括

S1，籽晶的制备：

检测单晶试棒的晶体取向，用线切割机在单晶试棒上切取Z轴平行于001取向的籽晶，要求籽晶001方向偏离Z轴方向的角度小于2°，然后对其宏观腐蚀和单晶完整性检验得到籽晶；

S2，压制蜡模：

压制浇口杯、上圆盘、中柱管、底板、第一内冒口、第二内冒口、叶片蜡模、引晶器蜡模以及籽晶器蜡模，所述叶片蜡模包括叶身、外缘板和内缘板；

S3，蜡模组合：

将叶片蜡模、引晶器蜡模和籽晶器蜡模组合成模组主体，然后将浇口杯、上圆盘、中柱管、底板自上而下依次连接形成模组框架，在将模组主体设置在底板上，将叶身上的外缘板和内缘板分别通过第一冒口和第二冒口与上圆盘连接，引晶器蜡模包括引晶杆a、引晶杆b、引晶杆c和引晶杆d，引晶杆a和引晶杆b的夹角为β，β角为40-100°，引晶杆a和引晶杆b分别连接外缘板和内缘板的下部起始端，引晶杆c和引晶杆d设置在引晶杆a和引晶杆b之间，引晶杆c和引晶杆d分别通过第一晶粒放大器e、第二晶粒放大器f连接叶身下部的进气边。第一晶粒放大器e和第二晶粒放大器f的角度为γ,γ角为30-90°；

S4，模壳的制备：

涂料采用5-7层壳型，料浆为白刚玉粉和硅溶胶，撒砂材料为刚玉砂，第一层、第二层砂料粒度为60-100目，第三层为40-80目，第四层至第六层为20-40目，最后一层为固沙层，涂料封浆。然后脱蜡，脱蜡完成后进行焙烧得到模组模壳；

S5，熔炼浇注：