CN105108061A - 消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法 - Google Patents
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Abstract
一种消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，在组装蜡树时，在叶片蜡模上粘贴引晶条，利用引晶条将叶片底端与叶片中上部的缘板边角处连接起来，使得按照常规的单晶叶片熔模铸造方法，在定向凝固时从选晶器长出的单晶不但直接向上进入叶片的叶身，也从侧面通过引晶条进入缘板的边角处，再与叶身处的本体单晶汇合，使整个铸件长成单晶组织，避免了缘板的边角处因孤立过冷导致杂晶的形核长大。本发明的方法，能够大大减少单晶叶片缘板边角处由于横向扩展造成的杂晶缺陷，从而显著提高叶片的单晶成品率。
Description
技术领域
本发明涉及单晶铸件熔铸工艺，具体说，是一种消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法。
背景技术
为了尽量提高航空发动机和重型燃气轮机的效率，单晶涡轮叶片得到了越来越多的应用。单晶叶片需要采用熔模铸造技术，先压制、组装蜡树，然后沾浆淋砂制成陶瓷模壳，脱蜡焙烧后，在真空炉内浇注并定向凝固。高温合金熔液浇入陶瓷模壳中后，经底部水冷铜盘的激冷结晶并向上长大，由叶尖向叶根1逐渐生长，经狭窄弯曲的选晶器5选择，最后只有一个晶粒长出进入叶身3部分。叶身3形状比较简单，在凝固过程中横截面无突然变化，凝固条件稳定，利于单晶体的连续生长，一般很少产生杂晶缺陷。但在叶身3与缘板2的连接处横截面会有突然扩展，出现了呈水平甚至下倾状的缘板2（如图1）。缘板2边角处由于过快冷却而过早凝固，在叶身3的单晶长到之前形成杂晶，导致整个叶片单晶性的破坏，特别是对燃气轮机的大型叶片这个问题更为严重。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法。
本发明的技术方案是：
一种消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，在组装蜡树时，在叶片蜡模上粘贴引晶条，利用引晶条将叶片底端与叶片中上部的缘板边角处连接起来，使得按照常规的单晶叶片熔模铸造方法，在定向凝固时从选晶器长出的单晶不但直接向上进入叶片的叶身，也从侧面通过引晶条进入缘板的边角处，再与叶身处的本体单晶汇合，使整个铸件长成单晶组织，避免了缘板的边角处因孤立过冷导致杂晶的形核长大。
引晶条的下端从选晶器与叶片之间的平滑过渡段表面上引出，上端连接到每个具有产生杂晶危险的缘板边角处。
引晶条下端的引出角约为15°~60°，以利于蜡模组装和制备模壳，并避免产生杂晶。
引晶条上端要从允许加工的面与缘板边角处相连。
引晶条可从叶片下部引出若干个主引晶条，每个主引晶条到上面可以再分为若干个子引晶条引入缘板边角处。主引晶条的数量一般为1~5个。
各引晶条的截面形状设计为但不限于圆形，若为圆形，则其截面直径一般为2~8mm。
各引晶条除了两端之外，与叶片铸件本体的距离为2~20mm。
各引晶条走向要尽量贴近铸件本体，长度要尽量短。
本发明所产生的有益效果：
本发明的方法，能够大大减少单晶叶片缘板边角处由于横向扩展造成的杂晶缺陷，从而显著提高叶片的单晶成品率。本发明特别适合用于尺寸大、缘板突出明显的燃气轮机单晶叶片。本发明简单有效，无需添加任何新设备及对原有设备作任何改动，仅仅在组装蜡树时在叶片蜡模上粘接引晶条，并在浇注后进行切割清理，其余的一切工艺过程均不变。
附图说明
图1为单晶叶片杂晶产生位置示意图（箭头指处）
图2为引晶条的布置示意图
图中标号表示：
1、叶根，2、缘板，3、叶身，4、过渡段，5、选晶器，6、主引晶条，7、子引晶条。
具体实施方式
如图2所示：本消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，在组装蜡树时，在叶片蜡模上粘贴主引晶条6和子引晶条7，利用主引晶条6和子引晶条7将叶片底部的过渡段4与叶片中上部的缘板2边角处连接起来（即：利用引晶条将叶片底部与叶片中上部与叶根1靠近的缘板2边角处易产生杂晶缺陷的位置连接起来），使得按照常规的单晶叶片熔模铸造方法，在定向凝固时从选晶器5长出的单晶不但直接向上进入叶片的叶身3，也从侧面通过引晶条进入缘板2的边角处，再与叶身3处的本体单晶汇合，使整个铸件长成单晶组织，避免了缘板的边角处因孤立过冷导致杂晶的形核长大。
主引晶条6的下端从选晶器5与叶身3之间的平滑过渡段4表面上引出，上端连接到每个具有产生杂晶危险的缘板2边角处。
根据叶片几何结构找出缘板2处横向扩展和下垂的边角，确定为最易产生杂晶缺陷的位置。
将叶片蜡模的叶身3通过过渡段4与选晶器5组装在一起，再按确定的位置和数量粘接上主引晶条6和子引晶条7，引晶条6、7的下端从过渡段4面上引出，上端连接到每个具有产生杂晶危险的缘板2边角处。
引晶条下端的引出角约为15°~60°，以利于蜡模组装和制备模壳，并避免产生杂晶。
引晶条上端要从允许加工的面与缘板边角处相连。
引晶条可从叶片下部引出若干个主引晶条6，数量一般为1-5个，主引晶条6到上面可以再分为若干个子引晶条7引入缘板2边角处。
各引晶条的截面形状设计为但不限于圆形，若为圆形，则其截面直径一般为2~8mm。
各引晶条除了两端之外，与叶片铸件本体的距离为2~20mm。
各引晶条走向要尽量贴近铸件本体，长度要尽量短。
按照常规的单晶叶片熔模铸造技术，将一个或多个叶片蜡模组装上底盘和浇注系统形成蜡树，进行粘桨、淋砂、脱蜡、焙烧，制得陶瓷模壳；在真空定向凝固炉内熔化合金料并浇入模壳，经定向凝固制得单晶叶片。
实施例
按照上述的发明进行了制备燃机用大型单晶叶片的实验。叶片本身净长约360mm，加上选晶器5、过渡段4及浇道总高约500mm。根据叶片形状尺寸特点，共用了两根主引晶条6，从叶身3下面的过渡段4分别沿叶身的左右两侧引晶到缘板2下面，再各分为3根子引晶条7，引入缘板2上下两层的两个边角及中间点。试验成功制出了空心的单晶叶片，叶身3和缘板2处都未产生杂晶缺陷，显示了本方法的可行性和有效性。
Claims (9)
1.一种消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，其特征在于：在组装蜡树时，在叶片蜡模上粘贴引晶条，利用引晶条将叶片底端与叶片中上部的缘板边角处连接起来，使得按照常规的单晶叶片熔模铸造方法，在定向凝固时从选晶器长出的单晶不但直接向上进入叶片的叶身，也从侧面通过引晶条进入缘板的边角处，再与叶身处的本体单晶汇合，使整个铸件长成单晶组织，避免了缘板的边角处因孤立过冷导致杂晶的形核长大。
2.按照权利要求1所述的消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，其特征在于：所述引晶条的下端从选晶器与叶片之间的平滑过渡段表面上引出，上端连接到每个具有产生杂晶危险的缘板边角处。
3.按照权利要求1所述的消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，其特征在于：所述引晶条下端的引出角为15°~60°，以利于蜡模组装和制备模壳，并避免产生杂晶。
4.按照权利要求1所述的消除单晶叶片中杂晶缺陷的蜡树结构，其特征在于：所述引晶条上端要从允许加工的面与缘板边角处相连。
5.按照权利要求1所述的消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，其特征在于：所述引晶条从叶片下部引出若干个主引晶条，每个主引晶条到上面再分为若干个子引晶条引入缘板边角处。
6.按照权利要求5所述的消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，其特征在于：所述主引晶条的数量为1~5个。
7.按照权利要求1～5所述的消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，其特征在于，所述引晶条的截面形状为圆形，其截面直径为2~8mm。
8.按照权利要求1～5所述的消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，其特征在于，所述引晶条除了两端之外，与叶片铸件本体的距离为2~20mm。
9.按照权利要求1～5所述的消除单晶叶片中杂晶缺陷的方法，其特征在于，所述引晶条走向要尽量贴近铸件本体，长度要尽量短。
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|---|---|
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106734907A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 中航动力股份有限公司 | 一种定向凝固柱晶及单晶叶片铸造方法 |
| CN107745093A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-03-02 | 安徽应流航源动力科技有限公司 | 一种精铸模组及利用其制备可精控晶体取向的镍基单晶导叶的铸造方法 |
| CN108097877A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-06-01 | 江苏大学 | 一种用于抑制单晶叶片杂晶缺陷形成的方法 |
| CN113564716A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-10-29 | 深圳市万泽航空科技有限责任公司 | 一种单晶高温合金转子叶片及其制备方法 |
| CN113976824A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-28 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法 |
| CN114130994A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-03-04 | 成都航宇超合金技术有限公司 | 一种减少单晶叶片平台处杂晶缺陷的装置及其方法 |
| CN114309470A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 江苏永瀚特种合金技术股份有限公司 | 通过温场调控消除单晶叶片缘板处枝晶碎臂缺陷的方法 |
| CN115026243A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-09 | 深圳市万泽航空科技有限责任公司 | 一种定向叶片露头晶控制方法 |
| CN115283650A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-11-04 | 中国科学院金属研究所 | 一种防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法 |
| CN115889687A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-04-04 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1034828C (zh) * | 1990-09-14 | 1997-05-07 | 株式会社日立制作所 | 燃气涡轮叶片及其制造方法和用途 |
| DE10033688A1 (de) * | 2000-07-11 | 2002-01-24 | Alstom Power Nv | Verfahren zur Herstellung von gerichtet erstarrten Gussteilen |
| CN102166643A (zh) * | 2011-03-30 | 2011-08-31 | 江苏中欧材料研究院有限公司 | 一种防止单晶叶片杂晶缺陷的方法 |
| CN104289674A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-21 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 燃气轮机柱晶导向叶片精密铸造方法 |
| CN104399894A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-11 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 高温合金单晶导向叶片成型用蜡树结构 |
-
2015
- 2015-09-30 CN CN201510635959.7A patent/CN105108061A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1034828C (zh) * | 1990-09-14 | 1997-05-07 | 株式会社日立制作所 | 燃气涡轮叶片及其制造方法和用途 |
| DE10033688A1 (de) * | 2000-07-11 | 2002-01-24 | Alstom Power Nv | Verfahren zur Herstellung von gerichtet erstarrten Gussteilen |
| CN102166643A (zh) * | 2011-03-30 | 2011-08-31 | 江苏中欧材料研究院有限公司 | 一种防止单晶叶片杂晶缺陷的方法 |
| CN104289674A (zh) * | 2014-10-24 | 2015-01-21 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 燃气轮机柱晶导向叶片精密铸造方法 |
| CN104399894A (zh) * | 2014-12-15 | 2015-03-11 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 高温合金单晶导向叶片成型用蜡树结构 |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106734907A (zh) * | 2016-11-25 | 2017-05-31 | 中航动力股份有限公司 | 一种定向凝固柱晶及单晶叶片铸造方法 |
| CN106734907B (zh) * | 2016-11-25 | 2018-11-30 | 中航动力股份有限公司 | 一种定向凝固柱晶及单晶叶片铸造方法 |
| CN108097877A (zh) * | 2017-11-02 | 2018-06-01 | 江苏大学 | 一种用于抑制单晶叶片杂晶缺陷形成的方法 |
| CN107745093A (zh) * | 2017-12-06 | 2018-03-02 | 安徽应流航源动力科技有限公司 | 一种精铸模组及利用其制备可精控晶体取向的镍基单晶导叶的铸造方法 |
| CN113564716B (zh) * | 2021-06-28 | 2022-08-02 | 深圳市万泽航空科技有限责任公司 | 一种单晶高温合金转子叶片及其制备方法 |
| CN113564716A (zh) * | 2021-06-28 | 2021-10-29 | 深圳市万泽航空科技有限责任公司 | 一种单晶高温合金转子叶片及其制备方法 |
| CN113976824A (zh) * | 2021-10-20 | 2022-01-28 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法 |
| CN113976824B (zh) * | 2021-10-20 | 2023-09-15 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种防止联体单晶导向叶片型芯自由端产生杂晶的方法 |
| CN114130994A (zh) * | 2021-12-20 | 2022-03-04 | 成都航宇超合金技术有限公司 | 一种减少单晶叶片平台处杂晶缺陷的装置及其方法 |
| CN114309470A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 江苏永瀚特种合金技术股份有限公司 | 通过温场调控消除单晶叶片缘板处枝晶碎臂缺陷的方法 |
| CN114309470B (zh) * | 2021-12-31 | 2023-11-03 | 江苏永瀚特种合金技术股份有限公司 | 通过温场调控消除单晶叶片缘板处枝晶碎臂缺陷的方法 |
| CN115026243A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-09-09 | 深圳市万泽航空科技有限责任公司 | 一种定向叶片露头晶控制方法 |
| CN115026243B (zh) * | 2022-06-10 | 2024-04-19 | 深圳市万泽航空科技有限责任公司 | 一种定向叶片露头晶控制方法 |
| CN115283650A (zh) * | 2022-07-14 | 2022-11-04 | 中国科学院金属研究所 | 一种防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法 |
| CN115283650B (zh) * | 2022-07-14 | 2024-03-22 | 中国科学院金属研究所 | 一种防止单晶双联整铸涡轮导向叶片叶身杂晶的方法 |
| CN115889687A (zh) * | 2022-11-09 | 2023-04-04 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法 |
| CN115889687B (zh) * | 2022-11-09 | 2024-05-17 | 中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司 | 一种单晶联体导向叶片进气边引晶的蜡模组合方法 |
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