專利名稱：一種用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼的制作方法
技術領域：
本發明涉及高溫合金部件的精密鑄造，具體是用于高溫合金單晶葉片制造的一種優化其定向柱晶組織的模殼。
背景技術：
如圖1所示，制造定向凝固柱晶組織的高溫合金葉片時，需在專用的定向凝固裝置中進行。首先，將陶瓷模殼I安放在水冷底盤5上，再開啟加熱器將其預熱到合金高溫合金以上；然后，向陶瓷模殼I內澆入熔化后的高溫合金熔體2，陶瓷模殼I的底部的高溫合金熔體2受到水冷底盤5的激冷首先凝固。隨著熱量向下傳出和陶瓷模殼I下降進入冷卻區，陶瓷模殼I內的高溫合金熔體2由下向上定向凝固，高溫合金鑄件3的晶粒由下向上定向生長，形成垂直走向的柱狀晶組織。但是在葉片的緣板部分，由于高溫合金鑄件3的截面突然橫向變大，熱量不能垂直向下傳出，定向凝固遭到破壞，因而生成粗大的外來雜晶晶粒4-1和4-2。這些緣板部分的外來雜晶晶粒4-1和4-2晶粒粗大、晶向不好，破壞了葉片垂直走向的的柱狀晶組織、使其性能受到嚴重影響；外來雜晶晶粒4-1和4-2甚至還會斜向長入高溫合金鑄件3的葉片葉身部分，造成更大的影響。特別是重型燃機用的大型葉片，緣板部位的外來雜晶晶粒4-1和4-2尤其突出明顯，問題更為嚴重。
發明內容
本發明的目的在于:提供一種用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，能夠使葉片緣板部位形成理想的柱晶組織。本發明所采用的技術方案是:
一種用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，在定向凝固裝置中使用，所述模殼上的葉片緣板突出部位底部和水冷底盤頂部之間設置有引晶柱，該引晶柱沿晶體生長方向設置，引晶柱內部有空腔，且引晶柱的內部空腔與模殼內部空腔貫通。所述引晶柱是若干根，對應葉片緣板突出部位的截面均勻設置、相互平行。本發明所產生的有益效果是:
本發明的用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，采用定向柱晶引晶技術，利用定向凝固工藝生產出的高溫合金葉片具有沿軸向生長的柱晶組織，由于消除了有害的橫向晶界，高溫性能比起普通的精密鑄造方法生產出的等軸晶組織有了顯著提高。根據本發明，在緣板突出部分和水冷底盤之間，添加上一定數量和相應形狀的引晶柱。作為鑄件的附加部分，引晶柱須在組裝蠟模時用相應的蠟條粘上，通過粘漿淋砂制成模殼，脫蠟后形成空腔。澆注后引晶柱起著將緣板的熱量垂直向下傳出的作用，同時柱內的定向凝固過程會延續到緣板內，使緣板也形成良好的柱晶組織。
圖1為現有的高溫合金葉片的定向凝固工藝示意 圖2為本發明的高溫合金葉片的定向凝固工藝示意圖。圖中標號表示:1、陶瓷模殼，2、高溫合金熔體，3、高溫合金鑄件，4、外來雜晶晶粒，
5、水冷底盤,6、柱狀晶組織,7、引晶柱。
具體實施例方式如圖2所示，本發明是一種用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，在定向凝固裝置中使用，本具體實施方式
中，模殼為陶瓷模殼I。模殼(陶瓷模殼I)上的葉片緣板突出部位底部和水冷底盤5頂部之間設置一定數量和相應形狀的引晶柱7。引晶柱7沿晶體生長方向設置，引晶柱7在模殼中形成空腔，與模殼(陶瓷模殼I)的內部空腔貫通。根據高溫合金鑄件3的生長需要，引晶柱7可制成柱形、塊形或板形，也可制成多個分散或成束的細條形，以使得本發明模殼的制殼過程(粘漿淋砂)盡量少受影響。引晶柱7可是若干根，對應葉片緣板突出部位的截面均勻設置、相互平行。本具體實施方式
中，將熔化后的高溫合金熔體2澆注在陶瓷模殼I內后，引晶柱7起著將葉片緣板突出部位的熱量垂直向下傳出的作用，同時引晶柱7內部空腔的定向凝固過程會延續到葉片緣板突出部位，使葉片緣板突出部位也形成良好的柱狀晶組織6。具體的:使用本發明的用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼進行高溫合金的定向凝固時，從水冷底盤5開始，在引晶柱7-1和7-2的內部腔體中從下至上定向均勻地生長晶體鑄條，并延伸至葉片緣板突出部位的陶瓷模殼I內部，使得葉片緣板突出部位的高溫合金鑄件3為晶向好、晶粒小且均勻的定向凝固柱狀晶組織6。本發明的用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼的制作方法十分簡單，關鍵步驟在于蠟模組裝工序，具體如下:
首先，將相應的引晶蠟柱，插入已組裝好的葉片蠟模的緣板和底板之間。此時，既要保證緣板處得到理想的柱晶組織，也要考慮到加工面和切割問題。引晶柱7作為陶瓷模殼I的附加部分，必須在組裝蠟模時、使用與引晶柱7相同尺寸的蠟條粘在葉片蠟模上。然后，按照通常的精鑄方法制作模殼(沾漿、淋砂、脫蠟、燒結)，即可得到本發明的用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼。具體的，引晶柱7的蠟條通過粘漿淋砂制成模殼，脫蠟后形成引晶柱7的空腔。本發明的用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼在使用之前，先在真空爐內預熱并保溫焙燒，然后再使用導熱模殼進行高溫金屬合金試樣的澆注和定向凝固。使用本發明的用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼進行定向凝固的方法與一般的高溫合金葉片的定向凝固工藝相同，只是在清理高溫合金鑄件3時，需要將引晶柱腔形成晶體鑄條切除。
權利要求
1.一種用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，在定向凝固裝置中使用，其特征在于:所述模殼上的葉片緣板突出部位底部和水冷底盤頂部之間設置有引晶柱，該引晶柱沿晶體生長方向設置，引晶柱內部有空腔，且引晶柱的內部空腔與模殼內部空腔貫通。
2.根據權利要求1所述的用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，其特征在于:所述引晶柱是若干根，對應葉片緣板突出部位的截面均勻設置、相互平行。
全文摘要
本發明提供了一種用于優化高溫合金葉片定向柱晶組織的模殼，在定向凝固裝置中使用，所述模殼上的葉片緣板突出部位底部和水冷底盤頂部之間設置有引晶柱，該引晶柱沿晶體生長方向設置，引晶柱內部有空腔，且引晶柱的內部空腔與模殼內部空腔貫通。所述引晶柱是若干根，對應葉片緣板突出部位的截面均勻設置、相互平行。本發明采用定向柱晶引晶技術，利用定向凝固工藝生產出的高溫合金葉片具有沿軸向生長的柱晶組織，由于消除了有害的橫向晶界，高溫性能比起普通的精密鑄造方法生產出的等軸晶組織有了顯著提高。澆注后引晶柱起著將緣板的熱量垂直向下傳出的作用，同時柱內的定向凝固過程會延續到緣板內，使緣板也形成良好的柱晶組織。
文檔編號C30B29/52GK103143678SQ20131011069
公開日2013年6月12日 申請日期2013年4月1日 優先權日2013年4月1日
發明者馬德新, 楊功顯, 鞏秀芳 申請人:東方電氣集團東方汽輪機有限公司