CN108107071A - 一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法 - Google Patents

一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108107071A
CN108107071A CN201611056982.1A CN201611056982A CN108107071A CN 108107071 A CN108107071 A CN 108107071A CN 201611056982 A CN201611056982 A CN 201611056982A CN 108107071 A CN108107071 A CN 108107071A
Authority
CN
China
Prior art keywords
single crystal
tubular sample
evaluation method
different
eccentric
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611056982.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108107071B (zh
Inventor
姜卫国
肖久寒
卢玉章
楼琅洪
张健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Metal Research of CAS
Original Assignee
Institute of Metal Research of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Metal Research of CAS filed Critical Institute of Metal Research of CAS
Priority to CN201611056982.1A priority Critical patent/CN108107071B/zh
Publication of CN108107071A publication Critical patent/CN108107071A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108107071B publication Critical patent/CN108107071B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/14—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by using distillation, extraction, sublimation, condensation, freezing, or crystallisation
    • G01N25/147—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by using distillation, extraction, sublimation, condensation, freezing, or crystallisation by cristallisation

Abstract

本发明的目的在于提供一种判别铸造单晶高温合金再结晶倾向的工艺方法，以满足实际单晶铸件生产的要求，具体方案为：利用偏心管形试样在定向凝固过程中，不同壁厚位置所产生的铸造应力不同，导致该处变形程度不同，偏心管形试样经标准热处理时产生再结晶程度也随之不同，通过计算管形试样横截面薄壁处再结晶晶粒面积与管形试样横截面的面积之比来作为评定单晶合金的再结晶倾向的指标。

Description

一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法
技术领域
本发明属于高温合金技术领域，特别提供一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法。
背景技术
随着科学技术的迅速发展和需求的不断提高，人们对航空发动机涡轮叶片的要求也越来越苛刻。目前，世界范围内使用的最先进的航空涡轮叶片均为镍基高温合金单晶叶片。单晶定向凝固技术消除了结晶过程中生成的横向晶界，从而提高材料的单向力学性能。但是，在实际的凝固过程中，由于铸造应力所产生的应变会导致后续热处理过程中发生再结晶进而会产生横向晶界，从而损害其高温蠕变性能。长期以来，单晶高温合金铸件中的再结晶问题已成为生产和使用镍基高温合金过程中的瓶颈问题。目前，人们多通过压痕法、吹砂、磕碰及计算机模拟等方法进行判别单晶高温合金的再结晶倾向，但这些方法都具有一定的局限性，与实际生产中情况差距较大，都还不能反映出实际单晶铸件结构因素对再结晶的影响情况。同时，实际的单晶铸件结构复杂，大小尺寸差别大，无法采用定量的标准进行再结晶倾向的评定，因此，有必要开发出一种判别单晶铸件再结晶倾向的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种判别铸造单晶高温合金再结晶倾向的工艺方法，以满足实际单晶铸件生产的要求，具体方案如下：
一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：利用偏心管形试样在定向凝固过程中，不同壁厚位置所产生的铸造应力不同，进而导致变形程度不同，不同变形程度的偏心管形试样经标准热处理后再结晶倾向也随之不同，通过计算偏心管形试样薄壁处横截面再结晶晶粒面积与偏心管形试样横截面的面积之比来作为评定单晶合金的再结晶倾向的指标。
其中，所述偏心管形试样高度为100-300毫米，外径尺寸为10-20毫米，偏心管形试样的薄壁厚度：厚壁厚度＝1：15-20。在评价不同单晶合金再结晶倾向时应采用相同规格及尺寸的偏心管形试样。
所述偏心管形试样蜡模成型压力为0.2-0.5MPa，蜡料温度为58-69℃，保压时间10-60秒。
所述偏心管形试样模壳制备优选采用氧化铝涂料及氧化铝壳料制备。
所述偏心管形试样采用PWA1483、PWA1484、CMSX-4、CMSX-10或DD33合金单晶材料制备。
制备所述偏心管形试样的浇注温度为1480-1550℃，凝固拉速为3-9mm/min。
本发明中，偏心管形试样制备后进行标准热处理(根据不同合金选择相应的标准热处理制度)，然后进行宏观腐蚀，观察再结晶情况，通过计算再结晶晶粒总面积与偏心管形试样表面的面积之比评定单晶合金的再结晶倾向。
附图说明
图1偏心管形试样横截面示意图。
图2偏心管形试样纵截面示意图。
图3陶瓷型芯底座结构示意图。
图4陶瓷型芯组合结构示意图(其中，1、陶瓷型芯底座2、陶瓷管)。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明所述管形试样为偏心结构，其薄壁厚度为D1，厚壁厚度为D2。
图3、4所示为形成偏心结构管形试样内腔的陶瓷型芯结构示意图，陶瓷型芯均由陶瓷型芯底座1和陶瓷管2组成，使用时，将陶瓷管2套在陶瓷型芯底座1的某一陶瓷柱上，陶瓷管2与陶瓷型芯底座1陶瓷柱的接缝处用陶瓷料浆(由刚玉粉与硅溶胶组成，二者的质量比为3.3-3.5:1)粘结密封起来。
陶瓷型芯底座1为十字型的柱状陶瓷型芯(由两个相互垂直的实心陶瓷柱结构整体压制而成)，所用材料为氧化铝，氧化铝纯度＞99％；组成陶瓷型芯底座1的两个陶瓷柱的长度为20-40毫米，其截面直径分别为Φ3、Φ4，其中Φ3、Φ4的取值范围是3-20毫米，
陶瓷管2为空心高纯石英玻璃管，石英纯度＞99.9％，其外径Φ2比内径Φ1大1-3毫米，内径Φ1比所套陶瓷柱的截面直径Φ3或Φ4大0.1-0.5毫米；陶瓷管2的长度L为80-250毫米。
管形试样制壳工序采用高温合金精密铸造工序进行。试样铸造采用等轴晶、定向柱晶或单晶凝固工艺铸造。试样清壳后进行脱芯处理，脱芯介质为氢氧化钠或氢氧化钾的水溶液，浓度为35-45％，温度为160-190℃，压力为0.3-0.8MPa，时间8-20小时，然后进行清洗，最后干燥得到管状试样。
实施例1
首先制备PWA1483单晶材料偏心管形试样，该管形试样高度为300毫米，外径尺寸为20毫米，薄壁厚度D1：厚壁厚度D2＝1：20；管形试样蜡模成型压力为0.3MPa，蜡料温度为68℃，保压时间10秒；管形试样模壳制备采用氧化铝涂料及氧化铝壳料制备；制备单晶偏心管形试样的浇注温度为1550℃，凝固拉速为3mm/min；管形试样制备后进行标准热处理，然后进行宏观腐蚀，薄壁处观察无再结晶。
实施例2
首先制备PWA1484单晶材料偏心管形试样，该管形试样高度为300毫米，外径尺寸为20毫米，薄壁厚度D1：厚壁厚度D2＝1：20；管形试样蜡模成型压力为0.3MPa，蜡料温度为68℃，保压时间10秒；管形试样模壳制备采用氧化铝涂料及氧化铝壳料制备；制备单晶偏心管形试样的浇注温度为1550℃，凝固拉速为3mm/min；管形试样制备后进行标准热处理，然后进行宏观腐蚀，薄壁处观察有再结晶产生。通过计算，试样横截面再结晶晶粒面积与管形试样横截面的面积之比为1.5％。
实施例3
首先制备CMSX-4合金单晶材料偏心管形试样，该管形试样高度为100毫米，外径尺寸为10毫米，薄壁厚度D1：厚壁厚度D2＝1：15；管形试样蜡模成型压力为0.2MPa，蜡料温度为69℃，保压时间60秒；管形试样模壳制备采用氧化铝涂料及氧化铝壳料制备；制备单晶管形试样的浇注温度为1480℃，凝固拉速为9mm/min；管形试样制备后进行标准热处理，然后进行宏观腐蚀，观察无再结晶情况发生。
实施例4
首先制备CMSX-10合金单晶材料偏心管形试样，该管形试样高度为100毫米，外径尺寸为10毫米，薄壁厚度D1：厚壁厚度D2＝1：15；管形试样蜡模成型压力为0.2MPa，蜡料温度为69℃，保压时间60秒；管形试样模壳制备采用氧化铝涂料及氧化铝壳料制备；制备单晶管形试样的浇注温度为1480℃，凝固拉速为9mm/min；管形试样制备后进行标准热处理，然后进行宏观腐蚀，观察有再结晶产生，通过计算管形试样横截面薄壁处再结晶晶粒总面积与管形试样横截面的面积之比为2.3％。
实施例5
首先制备DD33合金单晶材料偏心管形试样，该管形试样高度为100毫米，外径尺寸为10毫米，薄壁厚度D1：厚壁厚度D2＝1：15；管形试样蜡模成型压力为0.2MPa，蜡料温度为69℃，保压时间60秒；管形试样模壳制备采用氧化铝涂料及氧化铝壳料制备；制备单晶管形试样的浇注温度为1480℃，凝固拉速为9mm/min；管形试样制备后进行标准热处理，然后进行宏观腐蚀，观察无再结晶情况发生。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：利用偏心管形试样在定向凝固过程中，不同壁厚位置所产生的铸造应力不同，进而导致变形程度不同，不同变形程度的偏心管形试样经标准热处理后再结晶倾向也随之不同，通过计算偏心管形试样横截面再结晶晶粒面积与偏心管形试样横截面的面积之比来作为评定单晶合金的再结晶倾向的指标。
2.按照权利要求1所述单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：所述偏心管形试样高度为100-300毫米，外径尺寸为10-20毫米，偏心管形试样的薄壁厚度：厚壁厚度＝1：15-20。
3.按照权利要求1所述单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：在评价不同单晶合金再结晶倾向时应采用相同规格及尺寸的偏心管形试样。
4.按照权利要求1所述单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：所述偏心管形试样蜡模成型压力为0.2-0.5MPa，蜡料温度为58-69℃，保压时间10-60秒。
5.按照权利要求1所述单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：所述偏心管形试样模壳制备采用氧化铝涂料及氧化铝壳料制备。
6.按照权利要求1所述单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：所述偏心管形试样采用PWA1483、PWA1484、CMSX-4、CMSX-10或DD33合金单晶材料制备。
7.按照权利要求1所述单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：制备所述偏心管形试样的浇注温度为1480-1550℃，凝固拉速为3-9mm/min。
8.按照权利要求1所述单晶高温合金再结晶倾向的评价方法，其特征在于：根据不同合金选择相应的标准热处理制度。
CN201611056982.1A 2016-11-25 2016-11-25 一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法 Active CN108107071B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611056982.1A CN108107071B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611056982.1A CN108107071B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108107071A true CN108107071A (zh) 2018-06-01
CN108107071B CN108107071B (zh) 2020-06-16

Family

ID=62205301

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611056982.1A Active CN108107071B (zh) 2016-11-25 2016-11-25 一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108107071B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109648065A (zh) * 2019-02-01 2019-04-19 中国科学院金属研究所 一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法
CN110487832A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 西安理工大学 一种单晶高温合金吹砂过程中再结晶倾向的评价方法
CN110487788A (zh) * 2019-07-12 2019-11-22 中国科学院金属研究所 一种单晶高温合金小角度晶界形成倾向性的评定方法
CN110702727A (zh) * 2019-09-30 2020-01-17 鞍钢股份有限公司 一种测定材料静态再结晶体积分数的方法
CN112595828A (zh) * 2020-12-07 2021-04-02 中国科学院金属研究所 一种单晶高温合金铸造工艺性能的评价方法
CN114364470A (zh) * 2019-09-04 2022-04-15 赛峰飞机发动机公司 限制工件中出现再结晶晶粒的制造金属工件的方法
CN114544631A (zh) * 2022-02-25 2022-05-27 中国航发北京航空材料研究院 单晶高温合金空心叶片扰流柱再结晶形成倾向性评价方法
CN115047160A (zh) * 2022-04-28 2022-09-13 上海交通大学 一种单晶高温合金铸造性能评估装置及评估方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010520475A (ja) * 2007-03-05 2010-06-10 ロディア オペレーションズ 物質の結晶化を追跡する方法と対応する微小流体装置およびスクリーニング方法
CN103175831A (zh) * 2011-12-22 2013-06-26 北京有色金属研究总院 一种适于变形铝合金材料再结晶组织比例分析评价的方法
CN103926263A (zh) * 2014-04-09 2014-07-16 北京工业大学 一种准原位ebsd技术研究合金基带再结晶及立方织构形成机理的方法
CN104928605A (zh) * 2015-07-20 2015-09-23 中南大学 一种预测镍基合金高温流变应力和动态再结晶行为的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010520475A (ja) * 2007-03-05 2010-06-10 ロディア オペレーションズ 物質の結晶化を追跡する方法と対応する微小流体装置およびスクリーニング方法
CN103175831A (zh) * 2011-12-22 2013-06-26 北京有色金属研究总院 一种适于变形铝合金材料再结晶组织比例分析评价的方法
CN103926263A (zh) * 2014-04-09 2014-07-16 北京工业大学 一种准原位ebsd技术研究合金基带再结晶及立方织构形成机理的方法
CN104928605A (zh) * 2015-07-20 2015-09-23 中南大学 一种预测镍基合金高温流变应力和动态再结晶行为的方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109648065A (zh) * 2019-02-01 2019-04-19 中国科学院金属研究所 一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法
CN109648065B (zh) * 2019-02-01 2020-08-21 中国科学院金属研究所 一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法
CN110487788A (zh) * 2019-07-12 2019-11-22 中国科学院金属研究所 一种单晶高温合金小角度晶界形成倾向性的评定方法
CN110487788B (zh) * 2019-07-12 2021-08-20 中国科学院金属研究所 一种单晶高温合金小角度晶界形成倾向性的评定方法
CN110487832A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 西安理工大学 一种单晶高温合金吹砂过程中再结晶倾向的评价方法
CN114364470A (zh) * 2019-09-04 2022-04-15 赛峰飞机发动机公司 限制工件中出现再结晶晶粒的制造金属工件的方法
CN114364470B (zh) * 2019-09-04 2023-08-04 赛峰飞机发动机公司 限制工件中出现再结晶晶粒的制造金属工件的方法
CN110702727A (zh) * 2019-09-30 2020-01-17 鞍钢股份有限公司 一种测定材料静态再结晶体积分数的方法
CN112595828A (zh) * 2020-12-07 2021-04-02 中国科学院金属研究所 一种单晶高温合金铸造工艺性能的评价方法
CN114544631A (zh) * 2022-02-25 2022-05-27 中国航发北京航空材料研究院 单晶高温合金空心叶片扰流柱再结晶形成倾向性评价方法
CN114544631B (zh) * 2022-02-25 2023-03-14 中国航发北京航空材料研究院 单晶高温合金空心叶片扰流柱再结晶形成倾向性评价方法
CN115047160A (zh) * 2022-04-28 2022-09-13 上海交通大学 一种单晶高温合金铸造性能评估装置及评估方法
CN115047160B (zh) * 2022-04-28 2023-11-03 上海交通大学 一种单晶高温合金铸造性能评估装置及评估方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108107071B (zh) 2020-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108107071A (zh) 一种单晶高温合金再结晶倾向的评价方法
CN107059133B (zh) 一种精确控制单晶取向的选晶方法
CN104550731B (zh) 单晶空心涡轮叶片防表面杂晶与再结晶形成的制备工艺
Ma Novel casting processes for single-crystal turbine blades of superalloys
CN109734425B (zh) 一种复相陶瓷铸型的激光选区快速成型方法及其产品
CN109648065B (zh) 一种单晶高温合金再结晶形成倾向性的评定方法
Lu et al. Review of main manufacturing processes of complex hollow turbine blades: This paper critically reviews conventional and advanced technologies used for manufacturing hollow turbine blades
JP2017064785A (ja) 鋳造コア装置及び鋳造方法
CN105531051A (zh) 陶瓷芯成分、用于制作芯的方法、用于铸造中空含钛制品的方法及中空含钛制品
CN104493094A (zh) 一种基于光固化3d打印技术的快速精密铸造工艺
CN109396400B (zh) 一种大型复杂薄壁细晶铸件一体化成型方法和装置
CN109724556B (zh) 镍基单晶高温合金精密铸造过程的再结晶倾向性评价方法
CN101255604A (zh) 一种Ni基单晶高温合金采用籽晶制备的方法
CN206912221U (zh) 一种定向凝固炉用气体冷却装置
Jichun et al. Surface recrystallization in nickel base single crystal superalloy DD6
CN103691882B (zh) 用于镍基合金铸造性能评价的复杂薄壁熔模铸件及方法
CN102935506A (zh) 连续悬浮式冷坩埚定向凝固铸造装置
CN202263893U (zh) 一种大型机匣结构件分体组合式熔模
CN104947175A (zh) 一种激光3d打印制备单晶高温合金块体材料的方法
CN108097888A (zh) 一种高温合金管状试样的制备方法
CN107159896A (zh) 基于超细镍粉区域双诱导定向再结晶制备单晶叶片的方法
CN108097909A (zh) 一种消除单晶高温合金铸件再结晶的工艺方法
CN109202018A (zh) 一种铸件的熔模精密铸造变形控制工艺及其模具
CN209098845U (zh) 一种三维取向可精控的高温合金铸造设备
CN100587135C (zh) 采用籽晶法与螺旋选晶法组合制备Ni3Al基单晶高温合金的方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant