[发明专利]用于不同晶体取向铸造单晶高温合金的籽晶切割装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于不同晶体取向铸造单晶高温合金的籽晶切割装置及方法属于机械加工技术领域。籽晶切割装置由控制校正一次枝晶方向Gamma角的底部装置和控制校正一次枝晶方向Delta角、二次枝晶方向Alpha角及Beta角的顶部装置两部分组成。采用X衍射仪测一次枝晶和二次枝晶的角度，将顶部装置的中间角度分度盘旋定对应角度进行方向校正，将底部装置的角度分度盘旋定对应角度进行方向校正；获取单晶试棒方向准确校正后，通过切割机进行籽晶块切割，获取的籽晶块即为[001]、[011]或[111]取向的籽晶。该籽晶切割装置能够简便快捷的切取不同晶体取向的单晶试样籽晶，提高籽晶切割的成品率，设备操作简单，节省工时，在工业化量产籽晶方面有重要作用。

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种用于不同晶体取向铸造单晶高温合金的籽晶切割装置及方法。

背景技术

单晶铸造高温合金具有耐高温、抗疲劳性能优异、机械性能良好等优良性能，常作为涡轮叶片材料被广泛应用。单晶铸造高温合金具有明显的各向异性，不同晶体取向的单晶高温合金性能各有差异。研究表明CMSX-4合金在950℃条件下，蠕变强度从高到低依次为[111][001][011]；DD499单晶高温合金在1040℃/165MPa时，[111]取向的寿命明显高于[001]和[011]取向；DD6单晶高温合金在3.5wt.％NaCl溶液中的耐腐蚀性能[001]取向最好，其次为(111)和(011)。由此可见单晶高温合金晶体取向对于单晶铸件的力学性能，持久性能和疲劳性能有极大的影响。目前制造单晶高温合金叶片的工艺方法主要是螺旋选晶法，其单晶成功率高，但螺旋选晶法得到的单晶生长方向一般为[001]方向，不能控制单晶高温合金的晶体取向和凝固组织，且该单晶取向往往与轴向存在一定偏差，使单晶铸件的性能显著下降，对单晶叶片的工程化应用带来不利影响。相较而言籽晶法在单晶晶体取向和凝固组织的有效控制上表现出优势，但目前用于籽晶法制备单晶的籽晶获得途径较少，一般是通过在具有一定取向特征的初始单晶体上直接切割来获得，而常用的制备方法难以直接制备具有一定取向特征的单晶体，且大多籽晶切割装置的设计比较复杂繁琐，用于籽晶切割成本太高，因此获得不同晶体取向的籽晶成为一大难题。

在公开号为CN109916693A的发明创造中公开了一种确定铸造单晶高温合金晶体取向的方法，提出可以通过金相观察枝晶方向和定向切割确定铸造单晶高温合金的晶体学取向，但是并没有提出切割不同晶体取向籽晶的具体方法。

在公开号为CN104846441A的发明中公开了一种铸造用镍基单晶合金籽晶的切割制备方法，虽然提出了利用线切割机和夹具实现切割不同取向的籽晶，但这种方法在切割前需要对试样磨光并测定其技术方案中的特征角度ψ角和Φ角，存在流程复杂、操作困难的缺点。

在公开号为CN 111216258 A的发明创造中公开了一种铸造单晶高温合金籽晶切割制备的方法，虽然提到精确切割标定一次枝晶和二次枝晶方向的籽晶，但是通过腐蚀出枝晶标志构建晶体学结构进行切割，腐蚀后的籽晶无法用于籽晶法制备单晶，且成本高效率低不适合量产籽晶，也没有提出实际用于籽晶切割的设备。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种用于不同晶体取向铸造单晶高温合金的籽晶切割装置及方法，旨在解决现有技术中籽晶制备复杂，不能实现不同晶体取向籽晶切割方法，以及籽晶制备成本率低的技术问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明提供的一种多晶体取向单晶铸造高温合金的籽晶切割装置，包括切割机、底部装置、顶部装置和单晶试棒，所述切割机的置物台上固连有底部装置，底部装置上端固连有顶部装置，单晶试棒位于顶部装置上，通过切割机切割单晶试棒；

所述底部装置包括固定支撑板、角度分度盘和基座，角度分度盘位于固定支撑板和基座的中间，用于控制、校正一次枝晶方向Gamma角的角度；