DE2949532C2

DE2949532C2 -

Info

Publication number: DE2949532C2
Application number: DE2949532A
Authority: DE
Inventors: Bruce Ellington Cheshire Conn. Us Terkelsen
Original assignee: United Technologies Corp
Current assignee: Raytheon Technologies Corp
Priority date: 1978-12-13
Filing date: 1979-12-08
Publication date: 1987-12-03
Also published as: GB2037635A; NO154909C; DE2949532A1; SE7910138L; SE440515B; DK162325B; BE880401A; FR2444091A1; GB2037635B; DK529379A; IT1127730B; IL58881A0; CH651071A5; JPS6335349B2; US4289570A; BR7908121A; IL58881A; IT7928073A0; JPS5580800A; FR2444091B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Beimpfungsstück für die epitaxiale Erstarrung einer Metallegierung aus einer Schmelze in einen Gußgegenstand, welches zur Wärmeübertragung auf eine Wärmeab führvorrichtung, wie eine Kühlplatte, angepaßt vorliegt und die im Gußgegenstand gewünschte kristallographische Orientierung auf weist, eine kristallographische Struktur hat, die in der erstar renden Metallegierung zu bilden ist gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 und ein Verfahren zur gerichteten Erstarrung einer Schmelze zu einem Gegenstand mit gesteuerter kristallographischer Orientie rung unter Verwendung eines Beimpfungsstückes, bei der die Metallschmelze unter epitaxialem Wachstum erstarrt nach den An sprüchen 9 bis 10.

Wie in der laufenden US-Anmeldung Serial No. 9 69 130, einge reicht am 13. Dezember 1978, die der DE-OS 29 49 446 entspricht, beschrieben ist, ist die Verwendung von Beimpfungsstücken zur orientierten Erstarrung von Gegenständen mit gesteuerter kristal lographischer Orientierung mindestens entlang der Hauptachse der Erstarrung gut bekannt (vgl. US-PS 32 60 505 und 34 94 709). Um einen Gegenstand mit kristallographischer Orientierung, die sich von einem Beimpfungsstück ableitet, zu erhalten, ist es erforder lich, teilweise das Beimpfungsstück zu schmelzen und danach fort schreitend - und zwar ausgehend vom Beimpfungsstück - den Gegen stand erstarren zu lassen, so daß sich eine orientierte Kristall abscheidung bei der Erstarrung im Gegenstand ergibt. Es ist ver ständlich, daß ein Teil des Beimpfungsstückes zu allen Zeiten kälter sein muß als das geschmolzene Metall, denn wenn das Be impfungsstück vollständig schmelzen würde, wäre keine Kristall struktur vorhanden, von der das Wachstum erfolgen könnte. Wie in der vorstehend schon genannten schwebenden Anmeldung ausführlicher beschrieben worden ist, gibt es gewisse Produktionsverfahren, bei denen das Beimpfungsstück als ein Ganzes substantiell kälter ist als beides, nämlich die Form, die es umgibt oder das geschmolzene Metall, welches in die Form eingeführt wird, um den Gegenstand zu bilden (vgl. US-PS 17 93 672, 27 91 813, 37 59 310, 38 57 436 und 35 98 169). Wenn jedoch nicht genügend Temperatur auf das Beimpfungsstück einwirkt, um einen Teil seiner Oberfläche zu schmelzen, kann keine orientierte Kristallabscheidung bei der Erstarrung an seiner Oberfläche auftreten und ein fehlerhaftes Gußstück würde hergestellt werden. Deshalb ist es die vorherr schende Praxis gewesen, Beimpfungsstücke von der gleichen Zusam mensetzung zu verwenden, die der Gegenstand besitzen soll, wobei im Ergebnis Schwierigkeiten auftreten, um ein adäquates Schmelzen des Beimpfungsstückes ohne unerwünschte andere Effekte zu bewir ken. Daher besteht ein Bedarf für verbesserte Methoden, um ver besserte orientierte Kristallabscheidung bei der Erstarrung durch Schmelzverfahren mit Beimpfungsstücken zu erhalten.

Ein weiteres Problem, welches bei der Verwendung von Beim pfungsstücken auftritt, ist, daß sich Oberflächenschichten aus Oxiden oder anderen Verunreinigungsverbindungen bilden und nicht leicht durch Kontakt mit dem schmelzenden Metall entfernt werden. Dabei ist sogar festgestellt worden, daß das Teil des Beimpfungs stückes, welches unter der verunreinigten Oberflächenschicht liegt, zum Schmelzen kommt, aber die Oberflächenschicht selbst nicht abgetrennt wird und durch ihre sich fortsetzende Gegenwart stören wird, insbesondere bei der sich anschließenden orientierten Kristallabscheidung bei der Erstarrung. Daraus ergibt sich, daß ein Bedarf zur Verhütung oder zur leichten Entfernung von ver unreinigten Oberflächenschichten auf Beimpfungsstücken in einer zufriedenstellenden und wirtschaftlich durchführbaren Arbeits weise besteht.

In der DE-AS 20 10 570 ist ein Verfahren zur Herstellung von im wesentlichen diskusähnlichen Gegenständen mit vorausbestimmbarer Gefügeorientierung, bei dem eine auf 100°C über ihren Schmelzpunkt erhitzte Legierung in eine auf eine über der Gießtemperatur liegen de Temperatur erhitzte Gießform gegossen und aus dem Gußstück die Wärme am Boden abgezogen wird, beschrieben, wobei in einer ersten Phase mittels gesteuerter Temperaturführung gleichzeitig am Boden des Gußstücks gerichtet erstarrte Körner erzeugt werden und an der Peripherie des Gußstücks der schmelzflüssige Zustand der Le gierung erhalten wird und dabei in einer zweiten Phase durch stufenweise Minderung der Wärmezufuhr das Dendritwachstum so ge steuert wird, daß innerhalb des Diskus im wesentlichen radial gerichtete Körner entstehen.

Die DE-OS 23 07 463 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von einkristallinen Erzeugnissen, wobei geschmolzenes Metall in eine Form eingegossen wird, deren Grundplatte gekühlt wird, worauf nach der Keimung des sich infolge der Kühlung bildenden Kristalls der eigentliche Kristallisationsprozeß durch allmähliches Kühlen der Form von unten nach oben durchgeführt wird, indem das Er zeugnis in einer Form hergestellt wird, die zwei Hohlräume ent hält: einen oberen Hauptraum, der der Gestalt des Erzeugnisses entspricht und einen an diesen angrenzenden unteren Hilfsraum, welcher in Form eines sich nach unten verbreiternden abgestumpften Kegels ausgebildet ist, der an seiner unteren Grundfläche einen in Horizontalrichtung gestreckten keilförmigen Vorsprung besitzt, in dessen Spitze man mit Hilfe eines Kühlers die Bedingungen einer äußerst schroffen Unterkühlung zur Bildung eines einzigen natürlichen Kristallkeims und dessen rascher Ausbreitung längs der Grundfläche schafft.

Bei den vorstehenden Verfahren gemäß DE-AS 20 10 570 und DE-OS 23 07 463 finden jedoch Beimpfungsstücke keine Verwendung.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, die orientierte Kri stallabscheidung bei der Erstarrung von Gegenständen unter Ver wendung von Beimpfungsstücken zu verbessern.

Gemäß dem Gegenstand und dem Verfahren der Erfindung be sitzt ein Beimpfungsstück mit einer vorbestimmten kristallogra phischen Orientierung und Struktur, die in der Metallegierung des zu gießenden Gegenstandes fortsetzbar ist, mindestens ein Teil, welches einen Schmelzpunkt hat, der herabgesetzt ist im Vergleich zum Schmelzpunkt der Metallegierung, aus der der Ge genstand zu gießen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schmelzpunkt der Oberfläche des Beimpfungsstückes, von der die orientierte Kristallabscheidung bei der Erstarrung ge wünscht wird, durch Zugaben von Silicium und Bor bis zu 10% herabgesetzt. Die Oberfläche ist vollständig in der Schmelze auflösbar und die orientierte Kristallabscheidung bei der Er starrung (Epitaxie) findet von der verbleibenden so ausgesetzten Hauptmasse des Beimpfungsstückes aus statt. Eine andere Ausfüh rungsform beinhaltet die Versorgung mit einer Oberflächenzu sammensetzung, die die Auflösung von unerwünschten Oberflächen verbindungen in dem schmelzflüssigen Metall der zu gießenden Legierung erleichtert, die die orientierte Kristallabscheidung bei der Erstarrung (Epitaxie) behindern. Die Erfindung ist be sonders darauf angepaßt, Einkristallteile aus Nickelsuperlegie rungen herzustellen. Schmelzpunkterniedrigungen von 20-30°C durch Zugabe von Bor zu einem Nickellegierungs-Beimpfungsstück sind als sehr geeignet gefunden worden, um die Aufgaben der Er findung zu erfüllen.

Die Erfindung ermöglicht die verbesserte orientierte Kri stallabscheidung bei der Erstarrung, die sich durch die Verwen dung von Beimpfungsstücken ergibt, die substantiell kühler als das eingeführte geschmolzene Metall sind, und welche unerwünschte, vor der Einführung des geschmolzenen Metalls gebildete Ober flächenverbindungen besitzen. Die Steuerung der kristallogra phischen Orientierung in Gegenständen ist erhöht, die Produktions arten sind verbessert und die Kosten sind gesenkt. Die Anforde rung, überhitztes, geschmolzenes Metall einzusetzen, um das Be impfungsstück zu erhitzen, ist herabgemindert, wodurch der Metall abfall bei der Produktion von Gegenständen herabgesetzt wird.

Die bevorzugte Ausführungsform wird nachstehend unter den Bedingungen der Bildung von gesteuertem orientiertem säulenför migem Gefüge und Einzelkristallgegenständen aus Nickellegierungen beschrieben, jedoch ist die Erfindung gleichwertig auf andere Materialien anwendbar, in denen eine gesteuerte kristallogra phische Orientierung gewünscht ist. Das Beimpfungsstück ist be sonders nützlich innerhalb der Erfindung der schwebenden US-An meldung "Verfahren und Apparatur für epitaxiale Erstarrung", Anmelde-Nr. 9 69 130, die auch als DE-OS 29 49 446 vorliegt, die hierdurch als Referenz miteinbezogen wird.

Gemäß der meisten angewendeten üblichen Praxis wird die epitaxiale Erstarrung von Einzelkristallgegenständen durch ge steuertes Erstarren einer Metallegierung von einem Beimpfungs stück aus, welches aus der gleichen Metallegierung besteht, be wirkt. Bevor der Gegenstand hergestellt wird, wird ein Beim pfungsstück angefertigt, typisch hierfür ist ein Stab oder ein Barren, welche nach an sich bekannten Verfahren auf diesem Ge biet hergestellt werden. Diese werden mittels Röntgenstrahlen beugungsuntersuchungen oder anderen geeigneten Prüfungen analy siert, um ihre kristallographische Orientierung festzustellen. In dem Beimpfungsstück werden die primären und sekundären Kri stallorientierungen bestimmt und markiert, dann wird das Beim pfungsstück zu der erforderlichen Größe und Gestalt bearbeitet, die auf den zu gießenden Gegenstand angepaßt ist. Als Beispiel sei die Anfertigung eines 10 cm hohen, durch Gießen herzustellen den Gasturbinenschaufelblattes genannt. Das Beimpfungsstück wür de typisch ein etwa 2 cm langes Segment eines Barrens mit 2 cm Durchmesser sein. Nach der Herstellung des Beimpfungsstückes, wird das Beimpfungsstück auf einer Kühlplatte oder einer anderen, Hitze absenkenden Vorrichtung angeordnet und zwar am Ende einer Form, in der der Gegenstand gebildet werden soll. Dann wird eine Schmelze, dies ist eine gewisse Menge geschmolzenes Metall, in die Form eingeführt und das eingeführte Metall wird in Kontakt mit dem Beimpfungsstück gebracht. Es ist erforderlich, daß ein Teil des Beimpfungsstückes schmilzt, um sicherzustellen, daß die Schmelze nachfolgend an der Oberfläche des verbliebenen Teils des Beimpfungsstückes erstarrt und dabei eine orientierte Kri stallabscheidung (Epitaxie) liefert. Um einen fertiggestellten Gegenstand zu erhalten, wird das Beimpfungsstück vorzugsweise gegenüber den anderen Flächen der Form gekühlt, um davon ausge hend orientierte Erstarrung sicherzustellen.

Gemäß der Erfindung, wenn mindestens ein Teil des Beim pfungsstückes einen niedereren Schmelzpunkt besitzt als ein Beim pfungsstück der zu gießenden Metallegierung, wurde gefunden, daß die Leichtigkeit, um orientierte Kristallabscheidung bei der Erstarrung (Epitaxie) zu erhalten, wesentlich verbessert ist. Ein bevorzugter Weg, ein verbessertes Beimpfungsstück zu erhalten, ist es, ein Element eines Typs und in einer Menge zuzuführen, die mit dem Metall der Schmelze verträglich ist. Für Nickelsuperle gierungen besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, das Be impfungsstück abzuändern und zwar vor dem Einbringen in die Form, wobei die Abänderung an der Oberfläche vorgenommen wird, an der die Schmelze das Beimpfungsstück berühren wird, in dem ein Ele ment, wie Bor, an der Oberfläche vorhanden ist.

Das Zufügen von Bor auf die Oberfläche des Beimpfungs stückes kann durch elektrofreies Plattieren unter Verwendung von Aminboran nach der in der US-PS 40 05 988 beschriebenen Arbeits weise erfolgen, die hierdurch als Referenz eingefügt wird. Die Zugabe von Bor kann auch durch Abscheidung Borhalogenid-Wasser stoff-Reaktionsgasgemisch (Boronisieren) nach der in der US-PS 38 59 144 beschriebenen Methode erfolgen, die hiermit ebenfalls als Referenz eingefügt wird. Wenn auf diese Weise Bor abgeschie den und in die Oberfläche eindiffundiert wurde, kann seine Kon zentration mit der Tiefe variieren.

Die Konzentration des Bors kann je nach Wunsch variiert werden, um das Ziel der Erfindung zu erreichen. Desto größer die Schmelzpunktdepression ist, desto leichter kommt die Beim pfungsstückoberfläche zum Schmelzen. Aber für gewisse Legierun gen kann es unerwünscht sein, substantielle Mengen an Bor in der Metallegierung des Gußstückes zu haben. Die Menge an Bor, die beim Schmelzen der Oberfläche des Beimpfungsstückes freige setzt wird, ist abhängig und sie wird gesteuert durch die in dem Beimpfungsstück anwesende Menge, und deshalb ist es unter sol chen Umständen erwünscht, die Konzentration an Bor minimal zu halten, sowohl in seiner Tiefe als auch Konzentration. In der Praxis mit Gußnickelsuperlegierungen, wie diese in der Gastur binenindustrie üblich sind, erscheinen Beimpfungsstücke mit Bor bis zu etwa 6 Gewichtsprozent als geeignet. Mengen jenseits die ses Wertes tendieren dazu, den Schmelzpunkt weniger herabzu setzen, aber sie sind noch verwendbar. Ein verdeutlichtes Bei spiel aus der Praxis der Erfindung ist die orientierte Erstar rung von Gegenständen mit säulenförmigem Gefüge aus der Handels legierung PWA 1422. Die Legierung PWA 1422 hat in Gewichtspro zent eine nominelle Zusammensetzung aus 10% Cobalt, 9% Chrom, 2% Titan, 5% Aluminium, 12,5% Wolfram, 2% Hafnium, 1% Niob, 0,015% Bor und 0,11% Kohlenstoff und dem Rest Nickel.

Ein Beimpfungsstück zur orientierten Kristallabscheidung (Epitaxie) bei der Erstarrung besteht aus einem Hauptmasseteil mit einer PWA 1422 Zusammensetzung und gewünschter kristallogra phischer Struktur und einer dampfabgeschiedenen und teilweise diffundierten Boroberflächenschicht von etwa 75 bis 125 Micron Tiefe. In der Oberflächenregion, in der die Borkonzentration am größten ist, bildet das Bor etwa 4 bis 5 Gewichtsprozen der Le gierung und die abgeänderte Legierung hat einen Schmelzpunkt von etwa 35-45°C unterhalb des Schmelzpunktes der Originalle gierung.

Andere Elemente können zu einem Beimpfungsstück zuge setzt werden, um den Schmelzpunkt herabzusetzen. Zum Beispiel für Nickellegierungen ist Silicium in Mengen bis zu 10% geeignet. Methoden zum Abscheiden von Silicium aus reaktiven Gasmischungen sind in der US-PS 38 59 144 beschrieben. Andere Elemente, die ei nen gleichen Effekt in Nickel und anderen Basislegierngen lie fern, sind dem Fachmann auf diesem metallurgischen Gebiet be kannt.

Ein Element, wie Bor, hat weiterhin den vorteilhaften Effekt, eine Flußmittelwirkung auf jedes Oxid oder andere Ver unreinigungsschichten auszuüben, die an der Beimpfungsstückober fläche gebildet worden sind. Diese Schichten können die Epitaxie stören, selbst wenn das darunter befindliche Beimpfungsstück ge schmolzen ist. Daraus folgt, daß Bor und Silicium nicht nur lo kales Schmelzen begünstigen, wenn die Schmelze in Berührung mit dem Beimpfungsstück gebracht wird, sondern auch jeder Film, der am Beimpfungsstück anwesend war, wird in der lokalisierten bor- oder siliciumreichen Fläche aufgelöst werden. Sobald die Ober fläche des Beimpfungskristalles schmilzt, verursacht jede Turbu lenz oder konvektive Ströme in der Schmelze die Verteilung des Beimpfungsstückteils, welches den Schmelzpunkt-Herabsetzer, enthält. Die Tiefe des Schmelzens des Beimpfungsstückes wird durch den Betrag der Überhitzung in dem geschmolzenen Metall, dem Zusammensetzungsgradienten der Herabetzungsmittel in dem Beimpfungsstück, der Größe des Beimpfungsstückes und dem Wärme übergang vom Beimpfungsstück bestimmt werden. Es ist nicht er forderlich noch wünschenswert, daß der Hauptteil des Beimpfungs stückes geschmolzen wird. Nur eine genügende Menge des Beimpfungs stückes muß geschmolzen werden, um sicherzustellen, daß jedes Wachstum in der Nachbarschaft epitaxial ist in bezug auf die Beimpfungsstück-Mikrostruktur. Wenn die Überhitzung des ge schmolzenen Metalls verlorengegangen ist, entweder durch Erhöhung der Enthalphie des geschmolzenen-Beimpfungsstück-Systems oder durch Wärmefortleitung aus dem System, endet das Schmelzen des Beimpfungsstückes und danach erfolgt die Erstarrung des ge schmolzenen Metalls gemäß der Praxis der orientierten Erstarrung und gesteuerten Wärmeextraktion.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das Be impfungsstück, bei dem der mit der Schmelze in Kontakt kommende Abschnitt des Beimpfungsstückes eine Zusammensetzungsänderung aufweist, die diesem Abschnitt einen erniedrigten Schmelzpunkt erteilt, zusätzlich mit einem Material überzogen werden, welches ein Oxid bildet, das leicht löslich in dem geschmolzenen Metall des Gusses ist, jedoch keinen herabgesetzten Schmelzpunkt hat. Als ein Beispiel sei genannt, daß die Oberfläche eines Beim pfungsstückes der Legierung PWA 1422, bei der der mit der Schmelze in Kontakt stehende Abschnitt des Beimpfungsstückes eine Zusammensetzungsänderung aufweist, die diesem Abschnitt einen erniedrigten Schmelzpunkt erteilt, mit einer Elektroplattierung aus reinem Nickel bis zu einer Schichtdicke bis zu 50,8 µm überzogen werden kann. Die Legierung PWA 1422 ist eine oxidations- und korrosionsfeste Nickelbasissuperlegierung und sie bildet eine relativ stabile Oxidschicht. Im Gegensatz sind die Oxide des Nickels nicht besonders stabil und sie sind in einer PWA 1422- Legierungsschmelze leicht löslich. Daraus ergibt sich, daß wenn - wie vorstehend erläutert - eine nickelreiche Schicht an der Oberfläche des Beimpfungsstückes angebracht ist, Nickel und Nickeloxide in der Schmelze aufgelöst werden und eine reine Ober fläche des Beimpfungsstückes erzielt wird, die für die anschlie ßende epitaxiale Erstarrung besonders geeignet ist. Die Gegenwart der Nickelschicht ruft keine Schmelzpunktdepression hervor.

Es ist bemerkenswert, daß das erste Teil des Beimpfungs stückes, welches eine Zusammensetzungsabänderung aufweist, um einen niederen Schmelzpunkt zu erhalten, nicht die gesteuerte kristallographische Orientierung des zweiten oder Hauptteils des Beimpfungsstückes aufzuweisen braucht, wobei Voraussetzung ist, daß das erste Teil eine solche Größe hat, die voll auflösbar in der Schmelze ist. Dies gestattet beispielsweise polykristalline herabgesetzte Schmelzpunktteile an Einzelkristallbeimpfungsstücken.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht das gesamte Beimpfungsstück aus einer Zusammensetzung mit herabgesetztem Schmelzpunkt und Oberflächenfilme auflösenden Charakteristiken. Hierzu ist es erforderlich, daß das Beimpfungsstück eine kristal lographische Struktur und Natur aufweist, von der aus die epi taxiale Erstarrung der Schmelze stattfinden kann, wodurch die Verwendung von Beimpfungsstücken mit ziemlich verschiedener Natur vermieden wird. Wenn das Beimpfungsstück eine vollständige Gesamtmasse mit einem substantiell verschiedenen Schmelzpunkt ist, wird das Schmelzen des Teils des Beimpfungsstückes, der die Schmelze mit ihm in Kontakt bringt, von den anfänglichen thermischen Bedingungen der Zusammensetzung der Beimpfungs stücklegierung und der Menge und Temperatur des in die Beim pfungsstückregion eingeführten geschmolzenen Metalls abhängen. Wie es in der eingangs genannten, noch schwebenden Anmeldung "Methode und Apparatur zur epitaxialen Erstarrung" ausgeführt ist, ist es ausreichend, bei der Herstellung von Einzelkristall gußstücken einen Startabschnitt in der Form zu haben, der das Beimpfungsstück enthält und das geschmolzene Metall auf nimmt, welches das Beimpfungsstück zum Schmelzen bringt, abge trennt von dem Gegenstandsabschnitt durch einen substantiell kleineren Trennabschnitt. Durch eine solche Anordnung, bei der das geschmolzene Metall in den Startabschnitt eintritt und teilweise das Beimpfungsstück auflöst, welches in einem Reser voir in jenem Abschnitt angeordnet ist, wird erreicht, daß kein Schmelzpunkt herabsetzendes Mittel oder keine anderen, in der Schmelze freigesetzten Elemente in dem erstarrten Metall im Gegen standsabschnitt enthalten sein können.

Nachdem diese Erfindung dargestellt und beschrieben wor den ist in bezug auf eine bevorzugte Ausführungsform, ist es für den Fachmann auf diesem Gebiet verständlich, daß verschie dene Wechsel und Weglassungen in der Form und im Detail durch führbar sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.

Claims

1. Beimpfungsstück für die epitaxiale Erstarrung einer Metall egierung aus einer Schmelze in einen Gußgegenstand, welches zur Wärmeübertragung auf eine Wärmeabführvorrichtung, wie eine Kühlplatte, angepaßt vorliegt und die im Gußgegenstand gewünschte kristallographische Orientierung aufweist, eine kristallographi sche Struktur hat, die in der erstarrenden Metallegierung zu bilden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Schmelze in Kontakt kommende Abschnitt des Beimpfungsstückes eine Zusammen setzungsänderung aufweist, die diesem Abschnitt einen erniedrig ten Schmelzpunkt erteilt.

2. Beimpfungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt Elemente enthält, die die Auflösung von unerwünsch ten Oberflächenoxiden und Verbindungen, die das epitaxiale Wachs tum vom Beimpfungsstück aus beeinträchtigen, in der Schmelze begünstigen.

3. Beimpfungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt aus der Nickelsuperlegierung mit bis zu 10 Gewichts prozent eines Elementes, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Silicium und deren Mischungen, besteht.

4. Beimpfungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt aus der Nickelsuperlegierung mit bis zu 6 Gewichts prozent eines Elementes, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Bor und Silicium und deren Mischungen, besteht.

5. Beimpfungsstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt einen Schmelzpunkt von mindestens 20°C unterhalb des Schmelzpunktes des ersten Abschnittes aufweist.

6. Beimpfungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kennzeichnet, daß das Beimpfungsstück ein Oberflächenteil mit einem Schmelzpunkt von mindestens 20°C unterhalb des Schmelz punktes der Metallegierung aufweist.

7. Beimpfungsstück nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Hauptteil mit einer Einzelkristallstruktur und einer gleichen Zusammensetzung in bezug auf die Metallegie rung angeordnet ist, der angepaßte Abschnitt einen Oberflächen teil aufweist, der Elemente enthält, die den Schmelzpunkt des Teiles herabsetzen und die in der Metallegierung auflösbar sind, das Oberflächenteil in einer solchen Schichtdicke vorliegt, so daß, wenn das Hauptteil substantiell kälter als die Schmelze der Metallegierung ist, das Oberflächenteil leichter schmelzbar ist, wenn es mit einem Teil der Schmelze in Kontakt kommt, die benachbart zu dem Oberflächenteil des Beimpfungsstückes ange ordnet ist, bevor die epitaxiale Erstarrung beginnt.

8. Beimpfungsstück für die epitaxiale Erstarrung einer Metall superlegierung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß der angepaßte Abschnitt ein Oberflächenteil mit einer Schichtdicke mit weniger als etwa 250 Mikron angeordnet ist, welches bis zu 10 Gewichtsprozent eines Materials ent hält, welches aus der Gruppe, bestehend aus Bor, Silicium und deren Mischungen, ausgewählt ist und einen Schmelzpunkt, ernied rigt um mindestens 20°C im Vergleich mit dem Schmelzpunkt der Metallsuperlegierung, aufweist und ein untenliegendes Hauptteil angeordnet ist, welches die Zusammensetzung, Struktur und Orientierung hat, die in dem zu erstarrenden Gußgegenstand er wünscht ist.

9. Verfahren zur gerichteten Erstarrung einer Schmelze zu einem Gegenstand mit gesteuerter kristallographischer Orientierung unter Verwendung eines Beimpfungsstückes, bei der die Metall schmelze unter epitaxialem Wachstum erstarrt, dadurch gekenn zeichnet, daß die folgenden Stufen:

(a) Abänderung der Zusammensetzung an mindestens einem Teil des Beimpfungsstückes durch ein oder mehrere Elemente, um den Schmelzpunkt herabzusetzen, wodurch das Beimpfungsstück ange paßt vorliegt, um mit der Schmelze in Kontakt zu treten;
(b) Bereitstellen einer Form zur Aufnahme des Beimpfungsstückes und zur Einführung der Schmelze;
(c) Eingießen von geschmolzenem Metall in die Form, um mit dem Beimpfungsstück in Kontakt zu kommen und dabei Schmelzen des Oberflächenteils des Beimpfungsstückes, an dem die Zusammen setzung abgeändert vorliegt; und
(d) gerichtetes Erstarren der Schmelze, um epitaxiales Wachstum von dem Beimpfungsstück aus zu begünstigen, ausgeführt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9 zur Herstellung von Einzelkri stallgegenständen durch gerichtete Erstarrung einer Metallegie rung unter Verwendung epitaxialen Wachstums von einem Beim pfungsstück aus, dadurch gekennzeichnet, daß es folgende Stufen:

(a) Bildung eines Beimpfungsstückes mit mindestens einem Teil, das einen Schmelzpunkt besitzt, der mehr als 20°C unter dem Schmelzpunkt der Metallegierung liegt;
(b) in Kontakt bringen des Beimpfungsstückes mit einer kalten Kühlplatte;
(c) Anordnen einer heißen Form für in der Hitze durch Guß her zustellende Gegenstände auf einer Kühlplatte in einer solchen Weise, daß sie das Beimpfungsstück enthält, ohne es substantiell zu erhitzen;
(d) Füllen der Form mit einer Schmelze der Metallegierung in der Weise, daß ein Teil der Schmelze mit dem Beimpfungsstück in Kontakt kommt und das Teil mit dem erniedrigten Schmelz punkt auflöst; und
(e) epitaxiale Erstarrung der Schmelze von dem Beimpfungsstück aus, um den Gegenstand zu bilden.