CH708099A2

CH708099A2 - Giessverfahren und Gussartikel.

Info

Publication number: CH708099A2
Application number: CH00723/14A
Authority: CH
Inventors: Yan Cui; Ganjiang Feng; Srikanth Chandrudu Kottilingam; Dechao Lin
Original assignee: Gen Electric
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2014-11-28
Also published as: JP2014223676A; CN104162647B; GB2515889A; US20140342139A1; GB2515889B; US9656321B2; GB201408245D0; DE102014106245A1; CN104162647A; DE102014106245B4

Abstract

Es sind ein Giessverfahren und ein Gussartikel offenbart. Das Giessverfahren enthält ein Bereitstellen eines Basismaterials (101) in einer Form (110), Einleiten eines Fluidmaterials (103) in die Form (110) und Erstarrenlassen des Basismaterials (101) und des Fluidmaterials (103), um einen Gussartikel (109) zu bilden. Das Basismaterial (101) weist eine erste Dichte und eine Zusammensetzung auf. Das Fluidmaterial (103) weist eine zweite Dichte und eine zweite Zusammensetzung auf. Die erste Dichte unterscheidet sich von der zweiten Dichte, oder die erste Zusammensetzung unterscheidet sich von der zweiten Zusammensetzung, oder die erste Dichte unterscheidet sich von der zweiten Dichte und die erste Zusammensetzung unterscheidet sich von der zweiten Zusammensetzung. Der Gussartikel (109) enthält ein erstes erstarrtes Material aus dem Basismaterial und ein zweites erstarrtes Material aus dem Fluidmaterial. Durch das Verfahren wird die Kernstruktur des Gussartikels (109) kontrolliert.

Description

Gebiet der Erfindung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft Herstellungsverfahren und Herstellungsartikel. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Giessverfahren, Gussartikel und Giesssysteme.

Hintergrund zu der Erfindung

[0002] Verschiedene Artikel werden aus mehr als einem einzigen Material unter Ausbildung mehrerer Abschnitte des Artikels hergestellt. Im Allgemeinen werden derartige Artikel erzeugt, indem ein erstes Material an einem zweiten Material unter Verwendung einer Befestigungstechnik, wie beispielsweise Schweissen, Kleben, Verschmelzen, Löten, Hartlöten oder einer Kombination von diesen befestigt wird. Derartige Techniken haben verschiedene Nachteile. Zum Beispiel können derartige Techniken daran leiden, dass sie auf Legierungen nur begrenzt anwendbar sind, eine Ermüdung erleiden können, sich abspalten können, oder an Kombinationen hiervon.

[0003] Artikel, die aus kombinierten Legierungen erzeugt werden, werden häufig in Energieerzeugungssystemen, Maschinen, Brücken, Gebäuden, Windkraftanlagen und anderen grossen Strukturen verwendet. Derartige Strukturen werden ständig ansteigenden Kräften ausgesetzt, um eine verbesserte Effizienz zu erzielen, und/oder aufgrund neuer Umgebungsbedingungen. Derartige Artikel erfordern eine erhöhte Ermüdungsbeständigkeit, verbesserte mechanische Eigenschaften, gesteigerte Fähigkeit, hergestellt zu werden, verlängerte Auslegungslebensdauer und reduzierte Lebenszykluskosten. Bekannte Komponenten, die zwei oder mehrere Materialien aufweisen, erfüllen all die gewünschten Parameter nicht hinreichend.

[0004] Wenn sich ein Legierungsgussblock abkühlt, gibt es viele Faktoren, die die endgültige Struktur des erzeugten Artikels beeinflussen. Wenn z.B. eine Legierungsschmelze in eine Form gegossen wird, ruft eine Temperaturdifferenz zwischen der Form und der Legierung thermische Konvektionsströmungen an der Giessformwand hervor. Die Konvektionsströmung trägt zur Segregation und zum Abbruch von Metalldendriten bei, die sich auf der Wand bilden. Diese Dendriten wirken als Keime für die Bildung von gleichachsigen Körnern. Eine Veränderung der lokalen Zusammensetzungen trägt zur Segregation bei, was die Kornbildung weiter kompliziert. Ausserdem beeinflussen die Zusammensetzung der Legierung und die Geschwindigkeit, mit der sich das Gussstück abkühlt, die endgültige Kornstruktur. Bekannte Giessverfahren berücksichtigen derartige Besorgnisse im Hinblick auf die Kornbildung nicht hinreichend.

[0005] Ein Giessverfahren, ein Gussartikel und ein Giesssystem, die nicht an einem oder mehreren der vorgenannten Nachteile leiden, wären in der Technik erwünscht.

Kurze Beschreibung der Erfindung

[0006] In einer beispielhaften Ausführungsform enthält ein Giessverfahren ein Bereitstellen eines Basismaterials in einer Form, Leiten eines Fluidmaterials in die Form und Erstarrenlassen des Basismaterials und des Fluidmaterial, um einen Gussartikel zu erzeugen. Das Basismaterial weist eine erste Dichte und eine erste Zusammensetzung auf. Das Fluidmaterial weist eine zweite Dichte und eine zweite Zusammensetzung auf. Die erste Dichte unterscheidet sich von der zweiten Dichte, die erste Zusammensetzung unterscheidet sich von der zweiten Zusammensetzung oder die erste Dichte unterscheidet sich von der zweiten Dichte und die erste Zusammensetzung unterscheidet sich von der zweiten Zusammensetzung.

[0007] Das Basismaterial kann einen ersten Teil des Gussartikels bilden, und das Fluidmaterial bildet einen zweiten Teil des Gussartikels.

[0008] Jedes beliebige vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass der Gussartikel einen ersten Bereich mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen zweiten Bereich mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten enthält, wobei der erste Wärmeausdehnungskoeffizient sich von dem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten unterscheidet.

[0009] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass der Gussartikel eine grössere Konzentration gleichachsiger Körner im Vergleich zu gerichteten Erstarrungskörnern aufweist.

[0010] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass der Gussartikel eine grössere Konzentration von gerichteten Erstarrungskörnern als gleichachsigen Körnern aufweist.

[0011] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass die Form eine von unten gespeiste Form ist.

[0012] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass die Form eine von oben gespeiste Giessform ist.

[0013] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass die Form mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, die eine grössere Konzentration von gleichachsigen Körnern im Vergleich zu gerichteten Erstarrungskörnern erzeugt.

[0014] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass die Form mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, die eine grössere Konzentration von gerichteten Erstarrungskörnern im Vergleich zu gleichachsigen Körnern erzeugt.

[0015] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann eine mit der Form verbundene Flusssteuereinrichtung aufweisen.

[0016] Das vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass die Flusssteuereinrichtung einen Flussbegrenzer zur Reduktion oder Verhinderung einer Erhöhung einer Geschwindigkeit des Einleitens des Fluidmaterials enthält.

[0017] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass die Flusssteuereinrichtung Vorsprünge zur Reduktion oder Verhinderung einer Erhöhung einer Geschwindigkeit der Einleitung des Fluidmaterials enthält.

[0018] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass das Fluidmaterial, das eine Dichte aufweist, die kleiner ist als die des Basismaterials, in die von oben gespeiste Form eingeleitet wird.

[0019] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass das Fluidmaterial, das eine Dichte aufweist, die grösser ist als die des Basismaterials, in die von unten gespeiste Form eingeleitet wird.

[0020] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann ein Einleiten eines zusätzlichen Materials in die Giessform aufweisen.

[0021] Das vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass das zusätzliche Material eine Dichte und Zusammensetzung aufweist, die sich von der Dichte und Zusammensetzung des Basismaterials und der Dichte und Zusammensetzung des Fluidmaterials unterscheiden.

[0022] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass das Basismaterial eine Superlegierung ist.

[0023] Jedes vorstehend erwähnte Giessverfahren kann aufweisen, dass das Fluidmaterial eine Superlegierung ist.

[0024] In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform enthält ein Gussartikel ein erstes erstarrtes Material aus einem Basismaterial und ein zweites erstarrtes Material aus einem Fluidmaterial. Das Basismaterial weist eine erste Dichte und eine erste Zusammensetzung auf. Das Fluidmaterial weist eine zweite Dichte und eine zweite Zusammensetzung auf. Die erste Dichte unterscheidet sich von der zweiten Dichte, oder die erste Zusammensetzung unterscheidet sich von der zweiten Zusammensetzung, oder die erste Dichte unterscheidet sich von der zweiten Dichte und die erste Zusammensetzung unterscheidet sich von der zweiten Zusammensetzung.

[0025] In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform enthält ein Giesssystem eine Giessform zur Aufnahme eines Basismaterials und eine Einspeiseeinrichtung zur Einleitung eines Fluidmaterials in die das Basismaterial enthaltende Giessform. Die Einspeiseeinrichtung enthält eine Flusssteuereinrichtung zur Reduktion oder Verhinderung einer Erhöhung einer Geschwindigkeit der Einleitung des Fluidmaterials in die Giessform.

[0026] Ein Giesssystem kann aufweisen: eine Form zur Aufnahme eines Basismaterials; und eine Einspeiseeinrichtung zur Einleitung eines Fluidmaterials in die das Basismaterial enthaltende Form; wobei die Einspeiseeinrichtung eine Flusssteuereinrichtung zur Reduktion oder Verhinderung einer Erhöhung einer Geschwindigkeit des Einleitens des Fluidmaterials enthält.

[0027] Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierteren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform offenkundig, die in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen zu lesen ist, die anhand eines Beispiels die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0028] Fig. 1 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Giessverfahrens, das einen beispielhaften Gussartikel mit gleichachsigem Korn gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt.

[0029] Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Giessverfahrens, das einen beispielhaften Gussartikel mit gerichtetem Erstarrungskorn gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt.

[0030] Fig. 3 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Giessverfahrens, das einen beispielhaften Gussartikel mit gleichachsigem Korn gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt.

[0031] Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht eines beispielhaften Giessverfahrens, das einen beispielhaften Gussartikel mit gerichtetem Erstarrungskorn gemäss einer Ausführungsform der Offenbarung erzeugt.

[0032] Wenn es möglich ist, werden die gleichen Bezugszeichen überall in den Zeichnungen verwendet, um die gleichen Teile darzustellen.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

[0033] Geschaffen sind ein beispielhaftes Giessverfahren, ein beispielhafter Gussartikel und ein beispielhaftes Giesssystem. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erhöhen die Ermüdungsbeständigkeit, erhöhen die Oxidationsbeständigkeit, reduzieren Kriechen und reduzieren Korrosion, verbessern die Schweissbarkeit oder eine Kombination derselben, im Vergleich zu Verfahren und Produkten, die nicht ein oder mehrere hierin offenbarte Verfahren verwenden.

[0034] Bezugnehmend auf Fig. 1 enthält ein Giessverfahren 100 ein Bereitstellen eines Basismaterials 101, das eine erste Dichte und eine erste Zusammensetzung aufweist (Schritt 102). In einer Ausführungsform wird das Basismaterial 101 in eine Giessform 110 geleitet. Ein Fluidmaterial 103, das eine zweite Dichte und eine zweite Zusammensetzung aufweist, wird in die Form 110 geleitet (Schritt 104). Das Verfahren 100 enthält ein Erstarrenlassen (Schritt 106) des Basismaterials 101 und des Fluidmaterials 103, um einen Gussartikel 109 zu bilden.

[0035] Das Basismaterial 101 ist ein beliebiges geeignetes Material, das in der Lage ist, durch Erstarrung fest zu werden, nachdem es z.B. aufgeschmolzen wurde oder von einem geschmolzenen Zustand aus. Das Fluidmaterial 103 ist ein beliebiges geeignetes Material, das in der Lage ist zu fliessen. Das Fluidmaterial 103 weist eine vorbestimmte Temperatur auf, wobei die vorbestimmte Temperatur oberhalb des Solidusbereichs und/oder Liquidusbereichs für das Fluidmaterial 103 liegt. Geeignete Materialien umfassen Metalle, metallische Legierungen, Superlegierungen oder Kombinationen von diesen, sind jedoch nicht darauf beschränkt.

[0036] In einer Ausführungsform enthalten das Basismaterial 101 und das Fluidmaterial 103, wenn sie zu Legierungen geschmiedet werden, Gamma-Prime-Mikrostrukturen.

[0037] In einer Ausführungsform unterscheidet sich die erste Dichte des Basismaterials 101 von der zweiten Dichte des Fluidmaterials 103. Der Dichteunterschied bewirkt, dass sich das Basismaterial 101 innerhalb der Form 110 von dem Fluidmaterial 103 abtrennt. Der resultierende Gussartikel 109 wird mit einem ersten Teil 111 und einem zweiten Teil 113 erzeugt. Der erste Teil III rührt von dem Basismaterial 101 her, während der zweite Teil 113 von dem Fluidmaterial 103 herrührt. In einer Ausführungsform sind der erste Teil 111 und der zweite Teil 113 gesondert bzw. abgegrenzt und/oder nicht miteinander vermischt in dem Gussartikel 109. In einer anderen Ausführungsform sind der erste Teil III und der erste Teil 113 durch einen Durchmischungsbereich voneinander getrennt, in dem sowohl der erste Teil 111 als auch der zweite Teil 113 vorhanden sind. In einer Ausführungsform bilden der erste Teil 111 und der zweite Teil 113 ein homogenes Gemisch über den gesamten Gussartikel 109 hinweg. In einer weiteren Ausführungsform enthält der Gussartikel einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich. Der erste Bereich weist einen ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, und der zweite Bereich weist einen zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten auf. In einer Ausführungsform unterscheidet sich der erste Wärmeausdehnungskoeffizient von dem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten.

[0038] Die Geschwindigkeit der Erstarrung (Schritt 106) kontrolliert die Kornstruktur des Gussartikels 109, der durch das Verfahren 100 erzeugt wird. Z.B. erzeugt die von einem schnellen Kühlverfahren resultierende Geschwindigkeit in einer Ausführungsform den Gussartikel 109, der vermehrt gleichachsige Körner 115 im Vergleich zu gerichteten Erstarrungskörnern 115 aufweist, wie in Fig. 1 veranschaulicht. In einer anderen Ausführungsform erzeugt die von einem entnahmebasierten Kühlverfahren resultierende Geschwindigkeit den Gussartikel 109, der vermehrte gerichtete Erstarrungskörner 215 im Vergleich zu gleichachsigen Körner 115 aufweist, wie in Fig. 2 veranschaulicht.

[0039] Erneut bezugnehmend auf Fig. 1 weist die Giessform 110 in einer Ausführungsform eine von unten gespeiste Konfiguration auf. Wie hierin verwendet, entspricht eine richtungsabhängige Formulierung, wie beispielsweise von unten gespeist und unterer Teil, allgemein der Richtung der Schwerkraft. Die von unten gespeiste Konfiguration weist eine Fluidleitung auf, die sich von einer Öffnung in einem unteren Teil 116 der Giessform 110, im Gegensatz zu einem oberen Teil 118 der Form, aus nach aussen erstreckt. In einer Ausführungsform weist die Fluidleitung einen ersten Abschnitt auf, der mit einem zweiten Abschnitt verbunden ist, wobei der erste Abschnitt im Wesentlichen vertikal angeordnet ist und der zweite Abschnitt im Wesentlichen horizontal angeordnet ist. Ein Trichter ist an dem ersten Abschnitt der Fluidleitung angebracht, um Materialien in ein Aufnahmeende des ersten Abschnitts zu leiten. Der zweite Abschnitt leitet ein Material von dem ersten Abschnitt in die Öffnung in dem unteren Teil 116 der Giessform 110 hinein. In einer Ausführungsform ist die Gestalt der Öffnung in dem unteren Teil 116 der Form 110 eine von einem Kreis, einem Quadrat, einem Oval, einem Schlitz oder einem Rechteck, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. In einer Ausführungsform verdrängt das Fluidmaterial 103 das Basismaterial 101 aus dem unteren Teil 116 der Giessform 110, indem es das Basismaterial 101 aufwärts drängt. Wie hierin verwendet, entspricht die richtungsabhängige Formulierung, wie beispielsweise aufwärts, von oben gespeist und oberer Teil, allgemein der zu der Schwerkraft entgegengesetzten Richtung.

[0040] Bezugnehmend auf Fig. 3 und Fig. 4 weist die Form 110 in einer Ausführungsform eine von oben gespeiste Konfiguration 312 auf. Die von oben gespeiste Konfiguration 312 leitet das Fluidmaterial 103 zu dem oberen Teil 118 der Giessform 110 über ein trichterförmiges Element ein. Das trichterförmige Element ruht innerhalb des oberen Teils 118 der Giessform 110 und weist eine gekrümmte Lippe zum Leiten des Materials zu der inneren Fläche 320 der Form 110 auf. Das Fluidmaterial 103 weist eine Dichte auf, die kleiner ist als die des Basismaterials 101, und bleibt oberhalb des Basismaterials 101 in der Form 110. Das Basismaterial 101 und das Fluidmaterial 103 werden innerhalb der Form 110 gekühlt (Schritt 106), wodurch ein Gussartikel 109 gebildet wird.

[0041] In einer Ausführungsform ist eine Flusssteuereinrichtung mit der Giessform 110 gekoppelt, um eine Steigerung einer Geschwindigkeit der Einleitung des Fluidmaterials 103 (Schritt 104) zu reduzieren oder zu verhindern. Die Flusssteuereinrichtung verhindert, dass eine turbulente Strömung, die durch die Dichte getriebene Trennung zwischen dem Basismaterial 101 und dem Fluidmaterial 103 stört. Bezugnehmend auf Fig. 1 und Fig. 2 enthält die Flusssteuereinrichtung in einer Ausführungsform z.B. einen Flussbegrenzer 114 in der von unten gespeisten Konfiguration 112. In einer weiteren Ausführungsform enthält die von unten gespeiste Konfiguration 112 mehrere (nicht veranschaulichte) dichtend verschliessbare Durchgänge. Die mehreren Durchgänge sind dichtend verschlossen, wenn sie nicht im Einsatz sind, um einen Rückfluss des Fluidmaterials 103 zu verhindern. Bezugnehmend auf Fig. 3 und Fig. 4 enthält die Flusssteuereinrichtung in einer Ausführungsform z.B. Vorsprünge 314 entlang einer inneren Fläche 320 der Giessform 110. Die Vorsprünge 314 sind mehrere halbkreisförmige Elemente, die sich von der Innenfläche 320 der Giessform 110 aus nach innen erstrecken. Die Vorsprünge 314 sind horizontal auf der inneren Fläche 320 ausgerichtet und erstrecken sich entlang der Länge der inneren Fläche 320, wobei jeder Vorsprung 314 zu einem gewundenen Pfad beiträgt, der dazu dient, eine Erhöhung einer Durchflussrate des Fluidmaterials 103 zu verhindern. Während das Fluidmaterial 103 entlang der inneren Fläche 320 fliesst, verlangsamen die Vorsprünge 314 die Strömungsgeschwindigkeit.

[0042] Bezugnehmend auf Fig. 3 und Fig. 4 wird/werden in einer Ausführungsform ein oder mehrere zusätzliche Fluidmaterialien 301 in die Form 110 eingeleitet. Das/die zusätzliche(n) Fluidmaterial(ien) 301 bildet (bilden) einen zusätzlichen Teil 311 des Gussartikels 109. Wie erkannt wird, sind die zusätzlichen Fluidmaterialien 301 die gleichen Materialien, die gleichen Arten von Materialien, unterschiedliche Materialien oder unterschiedliche Materialienarten im Vergleich zu dem Fluidmaterial 103 und/oder zueinander.

[0043] In einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung des Basismaterials 101 und/oder des Fluidmaterials 103, auf das Gewicht bezogen, weniger als 0,12% Kohlenstoff, weniger als etwa 0,01% Silizium, weniger als etwa 0,001% Mangan, weniger als etwa 5,72% Aluminium, weniger als etwa 0,02% Bor, weniger als etwa 0,1% Kolumbium, weniger als etwa 9,4% Kobalt, weniger als etwa 5,6% Chrom, weniger als etwa 0,002% Kupfer, weniger als etwa 0,02% Eisen, weniger als etwa 1,5% Hafnium, weniger als etwa 0,52% Molybdän, weniger als etwa 3,0% Rhenium, weniger als etwa 6,2% Tantal, weniger als etwa 0,2% Titan, weniger als etwa 8,5% Wolfram, weniger als etwa 0,013% Zirkonium, zufällige Verunreinigungen und als Rest Nickel auf.

[0044] In einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung des Basismaterials 101 und/oder des Fluidmaterials 103, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 0,07% und etwa 0,10% Kohlenstoff, zwischen etwa 8,0% und etwa 8,7% Chrom, zwischen etwa 9,0% und etwa 10,0% Kobalt, zwischen etwa 0,4% und etwa 0,6% Molybdän, zwischen etwa 9,3% und etwa 9,7% Wolfram, zwischen etwa 2,8% und etwa 3,3% Tantal, zwischen etwa 0,6% und etwa 0,9% Titan, zwischen etwa 5,25% und etwa 5,75% Aluminium, zwischen etwa 0,01% und etwa 0,02% Bor, zwischen etwa 1,3% und etwa 1,7% Hafnium, bis zu etwa 0,1% Mangan, bis zu etwa 0,12% Silizium, bis zu etwa 0,01% Phosphor, bis zu etwa 0,004% Schwefel, zwischen etwa 0,005% und etwa 0,02% Zirkonium, bis zu etwa 0,1% Niob, bis zu etwa 0,1% Vanadium, bis zu etwa 0,1% Kupfer, bis zu etwa 0,2% Eisen, bis zu etwa 0,003% Mangan, bis zu etwa 0,002% Sauerstoff, bis zu etwa 0,002% Stickstoff und als Rest Nickel sowie zufällige Verunreinigungen auf.

[0045] In einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung des Basismaterials 101 und/oder des Fluidmaterials 103, bezogen auf das Gewicht, zwischen etwa 0,09% und etwa 0,13% Kohlenstoff, zwischen etwa 15,70% und etwa 16,30% Chrom, zwischen etwa 8,00% und etwa 9,00% Kobalt, zwischen etwa 1,50% und etwa 2,00% Molybdän, zwischen etwa 2,40% und etwa 2,80% Wolfram, zwischen etwa 1,50% und etwa 2,00% Tantal, zwischen etwa 0,60% und etwa 1,10% Kolumbium, zwischen etwa 3,20% und etwa 3,70% Titan, zwischen etwa 3,20% und etwa 3,70% Aluminium, zwischen etwa 0,005% und etwa 0,020% Bor, zwischen etwa 0,015% und etwa 0,050% Zirkonium, bis zu etwa 0,35% Eisen, bis zu etwa 0,10% Mangan, bis zu etwa 0,30% Silizium, bis zu etwa 0,007% Schwefel und als Rest Nickel auf.

[0046] In einer Ausführungsform weist die Zusammensetzung des Basismaterials 101 und/oder des Fluidmaterials 103, bezogen auf das Gewicht, weniger als etwa 15% Chrom, weniger als etwa 9,6% Kobalt, weniger als etwa 3,9% Wolfram, weniger als etwa 1,6% Molybdän, weniger als etwa 5,0% Titan, weniger als etwa 3,1% Aluminium, weniger als etwa 0,2% Kohlenstoff, weniger als etwa 0,02% Bor, weniger als etwa 2,9% Tantal und als Rest Nickel auf.

[0047] Während die Erfindung in Bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben ist, wird von Fachleuten auf dem Gebiet verstanden, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen werden können und Elemente durch ihre Äquivalente ersetzt werden können, ohne dass von dem Umfang der Erfindung abgewichen wird. Ausserdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder ein bestimmtes Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Umfang abzuweichen. Folglich besteht die Absicht, dass die Erfindung nicht auf die bestimmte Ausführungsform, die als die beste Ausführungsart, die zur Ausführung dieser Erfindung vorgesehen ist, offenbart ist, beschränkt sein soll, sondern dass die Erfindung alle in den Umfang der beigefügten Ansprüche fallenden Ausführungsformen umfasst.

[0048] Es sind ein Giessverfahren, ein Gussartikel und ein Giesssystem offenbart. Das Giessverfahren enthält ein Bereitstellen eines Basismaterials in einer Form, Einleiten eines Fluidmaterials in die Form und Erstarrenlassen des Basismaterials und des Fluidmaterials, um einen Gussartikel zu bilden. Das Basismaterial weist eine erste Dichte und eine Zusammensetzung auf. Das Fluidmaterial weist eine zweite Dichte und eine zweite Zusammensetzung auf. Dier erste Dichte unterscheidet sich von der zweiten Dichte, oder die erste Zusammensetzung unterscheidet sich von der zweiten Zusammensetzung, oder die erste Dichte unterscheidet sich von der zweiten Dichte und die erste Zusammensetzung unterscheidet sich von der zweiten Zusammensetzung. Der Gussartikel enthält ein erstes erstarrtes Material aus dem Basismaterial und ein zweites erstarrtes Material aus dem Fluidmaterial. Das Giesssystem enthält eine Form zur Aufnahme eines Basismaterials und eine Einspeiseeinrichtung mit einer Flusssteuereinrichtung, um ein Fluidmaterial in die das Basismaterial enthaltende Form einzuleiten.

Claims

1. Giessverfahren, das aufweist: Bereitstellen eines Basismaterials in einer Form, wobei das Basismaterial eine erste Dichte und eine erste Zusammensetzung aufweist; Leiten eines Fluidmaterials in die Form, wobei das Fluidmaterial eine zweite Dichte und eine zweite Zusammensetzung aufweist; und Erstarrenlassen des Basismaterials und des Fluidmaterials, um einen Gussartikel zu bilden; wobei die erste Dichte sich von der zweiten Dichte unterscheidet, die erste Zusammensetzung sich von der zweiten Zusammensetzung unterscheidet oder die erste Dichte sich von der zweiten Dichte unterscheidet und die erste Zusammensetzung sich von der zweiten Zusammensetzung unterscheidet.

2. Giessverfahren nach Anspruch 1, wobei das Basismaterial einen ersten Teil des Gussartikels bildet und das Fluidmaterial einen zweiten Teil des Gussartikels bildet.

3. Gussverfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Gussartikel einen ersten Bereich mit einem ersten Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen zweiten Bereich mit einem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist, wobei sich der erste Wärmeausdehnungskoeffizient von dem zweiten Wärmeausdehnungskoeffizienten unterscheidet.

4. Giessverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gussartikel eine grössere Konzentration von gleichachsigen Körnern im Vergleich zu gerichteten Erstarrungskörnern aufweist; und/oder wobei der Gussartikel eine grössere Konzentration von gerichteten Erstarrungskörnern als gleichachsigen Körnern aufweist.

5. Giessverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Form eine von unten gespeiste Form ist und/oder wobei die Form eine von oben gespeiste Form ist.

6. Giessverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Form mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, die eine grössere Konzentration von gleichachsigen Körnern im Vergleich zu gerichteten Erstarrungskörnern erzeugt, und/oder wobei die Form mit einer Geschwindigkeit abgekühlt wird, die eine grössere Konzentration von gerichteten Erstarrungskörnern im Vergleich zu gleichachsigen Körnern erzeugt.

7. Giessverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das eine Flusssteuereinrichtung aufweist, die mit der Form gekoppelt ist, und/oder wobei die Flusssteuereinrichtung einen Flussbegrenzer zur Reduktion oder Verhinderung einer Erhöhung einer Rate der Einleitung des Fluidmaterials enthält, und/oder wobei die Flusssteuereinrichtung Vorsprünge zur Reduktion oder Verhinderung einer Erhöhung einer Rate der Einleitung des Fluidmaterials enthält.

8. Giessverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Fluidmaterial, das eine kleinere Dichte als das Basismaterial aufweist, in die von oben gespeiste Form eingeleitet wird, oder wobei das Fluidmaterial, das eine grössere Dichte als das Basismaterial aufweist, in die von unten gespeiste Form eingeleitet wird.

9. Giessverfahren nach einem beliebigen der vorhergehenden Ansprüche, das ein Einleiten eines zusätzlichen Materials in die Form aufweist, und/oder wobei das zusätzliche Material eine Dichte und eine Zusammensetzung aufweist, die sich von der Dichte und der Zusammensetzung des Basismaterials und der Dichte und Zusammensetzung des Fluidmaterials unterscheiden; und/oder wobei das Basismaterial eine Superlegierung ist; und/oder wobei das Fluidmaterial eine Superlegierung ist.

10. Gussartikel, der aufweist: ein erstes erstarrtes Material aus einem Basismaterial, wobei das Basismaterial eine erste Dichte und eine erste Zusammensetzung aufweist; und ein zweites erstarrtes Material aus einem Fluidmaterial, wobei das Fluidmaterial eine zweite Dichte und eine zweite Zusammensetzung aufweist; wobei die erste Dichte sich von der zweiten Dichte unterscheidet, die erste Zusammensetzung sich von der zweiten Zusammensetzung unterscheidet oder die erste Dichte sich von der zweiten Dichte unterscheidet und die erste Zusammensetzung sich von der zweiten Zusammensetzung unterscheidet.