JPH0987030A - 溶融物の指向性凝固の方法と装置 - Google Patents
溶融物の指向性凝固の方法と装置Info
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- JPH0987030A JPH0987030A JP7284584A JP28458495A JPH0987030A JP H0987030 A JPH0987030 A JP H0987030A JP 7284584 A JP7284584 A JP 7284584A JP 28458495 A JP28458495 A JP 28458495A JP H0987030 A JPH0987030 A JP H0987030A
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/003—Heating or cooling of the melt or the crystallised material
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B11/00—Single-crystal growth by normal freezing or freezing under temperature gradient, e.g. Bridgman-Stockbarger method
- C30B11/002—Crucibles or containers for supporting the melt
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
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- Ceramic Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 この発明の目的は、柱状結晶粒の鋳物と、単
結晶の鋳物と、その他の指向性配向の微小組織を有する
鋳物と、を短い全鋳造サイクル時間で製造することにあ
る。 【構成】 このため、この発明は、溶融物鋳込温度より
も高い高温度の耐火性微粒子を鋳込型の少なくとも１つ
の物品成型キャビティ領域の周りに繞設し、鋳込型の物
品成型キャビティ領域を耐火性微粒子の熱によって溶融
物鋳込温度まで加熱し、物品成型キャビティ領域に導入
される溶融物が指向性凝固するように物品成型キャビテ
ィ領域を除熱部材に連通させ、除熱部材に連通している
物品成型キャビティ領域に溶融物を導入することから成
る。
結晶の鋳物と、その他の指向性配向の微小組織を有する
鋳物と、を短い全鋳造サイクル時間で製造することにあ
る。 【構成】 このため、この発明は、溶融物鋳込温度より
も高い高温度の耐火性微粒子を鋳込型の少なくとも１つ
の物品成型キャビティ領域の周りに繞設し、鋳込型の物
品成型キャビティ領域を耐火性微粒子の熱によって溶融
物鋳込温度まで加熱し、物品成型キャビティ領域に導入
される溶融物が指向性凝固するように物品成型キャビテ
ィ領域を除熱部材に連通させ、除熱部材に連通している
物品成型キャビティ領域に溶融物を導入することから成
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、柱状結晶粒の鋳物
と、単結晶の鋳物と、その他の指向性配向の微小組織を
有する鋳物と、を短い全鋳造サイクル時間で製造する、
例えば金属、合金、及び共晶等の融解物の指向性凝固の
方法と装置に関する。
と、単結晶の鋳物と、その他の指向性配向の微小組織を
有する鋳物と、を短い全鋳造サイクル時間で製造する、
例えば金属、合金、及び共晶等の融解物の指向性凝固の
方法と装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属、合金、及び共晶等の融解材料の単
方向の除熱による指向性凝固によって、指向性配向の結
晶粒又は微小組織が凝固鋳物に付与されることは周知で
あり、一般に、前記融解材料の指向性凝固は、ガスター
ビンエンジンの高温タービン部に使用する高温超合金の
タービンブレードとベーンの各鋳物の製造に採用されて
いる。例えば、多結晶で指向的凝固のタービンブレード
とベーンは、各々の結晶粒がこのブレード又はベーンの
優先荷重方向に延出している柱状結晶粒組織を呈すると
ともに、単結晶のタービンブレードとベーンは、このブ
レード又はベーンの優先荷重方向に選択増殖された単一
の結晶粒だけから成る。指向性凝固の共晶は、凝固鋳物
の選定方向に優先的に連設した１つ以上の相の成分から
成る。
方向の除熱による指向性凝固によって、指向性配向の結
晶粒又は微小組織が凝固鋳物に付与されることは周知で
あり、一般に、前記融解材料の指向性凝固は、ガスター
ビンエンジンの高温タービン部に使用する高温超合金の
タービンブレードとベーンの各鋳物の製造に採用されて
いる。例えば、多結晶で指向的凝固のタービンブレード
とベーンは、各々の結晶粒がこのブレード又はベーンの
優先荷重方向に延出している柱状結晶粒組織を呈すると
ともに、単結晶のタービンブレードとベーンは、このブ
レード又はベーンの優先荷重方向に選択増殖された単一
の結晶粒だけから成る。指向性凝固の共晶は、凝固鋳物
の選定方向に優先的に連設した１つ以上の相の成分から
成る。
【０００３】一般に使用される指向性凝固法において
は、鋳造炉に対して移動可能な、米国特許第３ ３７６
９１５号の水冷式銅冷硬プレートにセラミックインベ
ストメント鋳型アゼンブリを載設する。この冷硬プレー
トに載設したセラミックインベストメント鋳型アゼンブ
リを鋳造炉の蓄熱器に内設するとともに、この鋳造炉の
周りに設けた１つ以上のインダクションコイルを励磁さ
せることによって鋳込みにとって所望の高温度まで予熱
する。当該インダクションコイルによって、鋳造炉中の
黒鉛又はそれに類似の蓄熱器が加熱されるとともに、今
度はこの鋳造炉によってセラミックインベストメント鋳
型アゼンブリが鋳込温度まで加熱される。次に、選定過
熱温度で溶融した超合金等の融解材料を、この予熱した
セラミックインベストメント鋳型アゼンブリ中に重力に
したがって注湯して指向性凝固させる。指向性凝固は、
銅冷硬プレートと組み合わせて溶融物中に所望の熱勾配
が得られるように制御しながらインダクションコイルを
消磁する周知の「パワーダウン」法と、同じ目的のため
に、溶融物で充填した鋳型アゼンブリを調節した速度で
蓄熱器から引き出す「ウィズドローアル」法と、の両方
又はどちらか一方によって行うことができる。このパワ
ーダウン法と鋳型引き出し法は、Ｃｈａｎｄｌｅｙの米
国特許第３ ３７６ ９１５号によって開示されてい
る。
は、鋳造炉に対して移動可能な、米国特許第３ ３７６
９１５号の水冷式銅冷硬プレートにセラミックインベ
ストメント鋳型アゼンブリを載設する。この冷硬プレー
トに載設したセラミックインベストメント鋳型アゼンブ
リを鋳造炉の蓄熱器に内設するとともに、この鋳造炉の
周りに設けた１つ以上のインダクションコイルを励磁さ
せることによって鋳込みにとって所望の高温度まで予熱
する。当該インダクションコイルによって、鋳造炉中の
黒鉛又はそれに類似の蓄熱器が加熱されるとともに、今
度はこの鋳造炉によってセラミックインベストメント鋳
型アゼンブリが鋳込温度まで加熱される。次に、選定過
熱温度で溶融した超合金等の融解材料を、この予熱した
セラミックインベストメント鋳型アゼンブリ中に重力に
したがって注湯して指向性凝固させる。指向性凝固は、
銅冷硬プレートと組み合わせて溶融物中に所望の熱勾配
が得られるように制御しながらインダクションコイルを
消磁する周知の「パワーダウン」法と、同じ目的のため
に、溶融物で充填した鋳型アゼンブリを調節した速度で
蓄熱器から引き出す「ウィズドローアル」法と、の両方
又はどちらか一方によって行うことができる。このパワ
ーダウン法と鋳型引き出し法は、Ｃｈａｎｄｌｅｙの米
国特許第３ ３７６ ９１５号によって開示されてい
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、指向性凝固
処理は、柱状結晶粒と単結晶の各タービンブレードとベ
ーンの製造において広範囲に使用されているが、鋳造コ
ストを削減するために鋳造サイクル時間全体を短縮する
必要がある。この点について特に関係するのは、比較的
巨大な根元部を有する比較的長い単結晶のタービンブレ
ードとベーンの各鋳物の製造であり、前記根元部では、
下部の結晶粒の核形成／成長のキャビティと、所望の鋳
物が形成されるように構成した前記核形成／成長キャビ
ティ上方の鋳型キャビティと、の間の各鋳型の底部に
「ピッグテール」結晶セレクタ通路を近設している。特
に、このピッグテール結晶セレクタ通路は、単結晶の鋳
物が形成するように核形成領域の上方の鋳型キャビティ
を介して増殖する前記核形成領域中の単結晶を選択する
ために、小断面で螺旋状の構造を有するのが一般的であ
る。但し、比較的巨大な根元部を有する比較的長いター
ビンブレードとベーンの場合、このピッグテール結晶セ
レクタ通路は、除熱の点で不利であり、鋳型中の溶融物
が指向性凝固する時間が比較的長くなるという不都合が
ある。
処理は、柱状結晶粒と単結晶の各タービンブレードとベ
ーンの製造において広範囲に使用されているが、鋳造コ
ストを削減するために鋳造サイクル時間全体を短縮する
必要がある。この点について特に関係するのは、比較的
巨大な根元部を有する比較的長い単結晶のタービンブレ
ードとベーンの各鋳物の製造であり、前記根元部では、
下部の結晶粒の核形成／成長のキャビティと、所望の鋳
物が形成されるように構成した前記核形成／成長キャビ
ティ上方の鋳型キャビティと、の間の各鋳型の底部に
「ピッグテール」結晶セレクタ通路を近設している。特
に、このピッグテール結晶セレクタ通路は、単結晶の鋳
物が形成するように核形成領域の上方の鋳型キャビティ
を介して増殖する前記核形成領域中の単結晶を選択する
ために、小断面で螺旋状の構造を有するのが一般的であ
る。但し、比較的巨大な根元部を有する比較的長いター
ビンブレードとベーンの場合、このピッグテール結晶セ
レクタ通路は、除熱の点で不利であり、鋳型中の溶融物
が指向性凝固する時間が比較的長くなるという不都合が
ある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】そこで、この発明は、上
述の不都合を除去するために、第１に、溶融物鋳込温度
よりも高い高温度の耐火性微粒子を鋳込型の少なくとも
１つの物品成型キャビティ領域の周りに繞設し、前記鋳
込型の前記物品成型キャビティ領域を前記耐火性微粒子
の熱によって前記溶融物鋳込温度まで加熱し、前記物品
成型キャビティ領域に導入される溶融物が指向性凝固す
るように前記物品成型キャビティ領域を除熱部材に連通
させ、前記除熱部材に連通している前記物品成型キャビ
ティ領域に前記溶融物を導入することから成ることを特
徴とする。
述の不都合を除去するために、第１に、溶融物鋳込温度
よりも高い高温度の耐火性微粒子を鋳込型の少なくとも
１つの物品成型キャビティ領域の周りに繞設し、前記鋳
込型の前記物品成型キャビティ領域を前記耐火性微粒子
の熱によって前記溶融物鋳込温度まで加熱し、前記物品
成型キャビティ領域に導入される溶融物が指向性凝固す
るように前記物品成型キャビティ領域を除熱部材に連通
させ、前記除熱部材に連通している前記物品成型キャビ
ティ領域に前記溶融物を導入することから成ることを特
徴とする。
【０００６】また、第２に、溶融物鋳込温度よりも低い
高温度まで加熱される物品成型キャビティ領域を有する
とともに前記物品成型キャビティ中で溶融物を指向性凝
固させる鋳込型と、前記物品成型キャビティに連通させ
て、前記溶融物が指向性凝固するように前記物品成型キ
ャビティ中の前記溶融物から熱を除去する除熱部材と、
前記物品成型キャビティ領域の周りに繞設するととも
に、前記物品成型キャビティ領域を指向性凝固に適した
温度まで加熱するために鋳込みすべき材料の融解温度よ
りも高い温度まで加熱される微粒子とを具備することを
特徴とする。
高温度まで加熱される物品成型キャビティ領域を有する
とともに前記物品成型キャビティ中で溶融物を指向性凝
固させる鋳込型と、前記物品成型キャビティに連通させ
て、前記溶融物が指向性凝固するように前記物品成型キ
ャビティ中の前記溶融物から熱を除去する除熱部材と、
前記物品成型キャビティ領域の周りに繞設するととも
に、前記物品成型キャビティ領域を指向性凝固に適した
温度まで加熱するために鋳込みすべき材料の融解温度よ
りも高い温度まで加熱される微粒子とを具備することを
特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】この発明は、比較的熱伝導性のあ
る炭化ケイ素の粒子等の耐火性微粒子であって、溶融物
鋳込温度よりも高い（例えば、鋳込みされる材料の融解
温度よりも高い）高温度の耐火性微粒子を、鋳込型の少
なくとも１つの物品成型キャビティ領域の周りに繞設
し、鋳込型の物品成型キャビティ領域を耐火性微粒子の
熱によって初期の予熱温度から溶融物鋳込温度まで加熱
し、物品成型キャビティ領域に導入される溶融物が指向
性凝固するように物品成型キャビティ領域を除熱部材に
連通させ、除熱部材に連通している物品成型キャビティ
領域に溶融物を導入して物品成型キャビティ中の溶融物
を指向性凝固させることができる。
る炭化ケイ素の粒子等の耐火性微粒子であって、溶融物
鋳込温度よりも高い（例えば、鋳込みされる材料の融解
温度よりも高い）高温度の耐火性微粒子を、鋳込型の少
なくとも１つの物品成型キャビティ領域の周りに繞設
し、鋳込型の物品成型キャビティ領域を耐火性微粒子の
熱によって初期の予熱温度から溶融物鋳込温度まで加熱
し、物品成型キャビティ領域に導入される溶融物が指向
性凝固するように物品成型キャビティ領域を除熱部材に
連通させ、除熱部材に連通している物品成型キャビティ
領域に溶融物を導入して物品成型キャビティ中の溶融物
を指向性凝固させることができる。
【０００８】
【実施例】以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細
且つ具体的に説明する。図１〜５は、この発明の実施例
を示すものである。
且つ具体的に説明する。図１〜５は、この発明の実施例
を示すものである。
【０００９】図１〜図２においては、鋳込型中の金属や
合金又は共晶の溶融物の指向性凝固によって柱状結晶粒
の鋳物を製造する本発明の具体的な１実施例を図示して
いる。この実施例は、単に例示するために提供するもの
であり、いずれにせよ本発明を限定するために提供する
ものではない。図１〜図２を見ると、この実施例による
柱状結晶粒の鋳物を製造する装置は、油圧動力式クラン
プ（図示せず）等の適切な力学的締付装置によって相フ
ランジ１０ｆで持着させた円筒形のスリーブ１０ａと環
状の底壁１０ｂとから成る金属性の（例えば鋼鉄）鋳込
み容器１０を含む。この容器１０には、環状の繊維断熱
側壁スリーブ１２と、着脱可能な繊維断熱カバー１４
と、を内設している。この繊維断熱材は、「Ｋａｏｗｏ
ｏｌ」（登録商標）のセラミック（例えば、アルミナ又
はアルミナ／シリカの繊維）断熱材から、又は、その他
適格な断熱材から成る。この容器スリーブ１０ａは、銅
又はその他の非常に熱伝導性のよい材料で作られた環状
の水冷式冷硬部材２０（除熱材）を収容するように図る
開口底１６を含む。この冷硬部材２０は、中央の空間又
は穴２０ａを中に形成している１つ以上の冷硬の部材又
は切片で構成することができ、容器底壁１０ｂで支持さ
れている。
合金又は共晶の溶融物の指向性凝固によって柱状結晶粒
の鋳物を製造する本発明の具体的な１実施例を図示して
いる。この実施例は、単に例示するために提供するもの
であり、いずれにせよ本発明を限定するために提供する
ものではない。図１〜図２を見ると、この実施例による
柱状結晶粒の鋳物を製造する装置は、油圧動力式クラン
プ（図示せず）等の適切な力学的締付装置によって相フ
ランジ１０ｆで持着させた円筒形のスリーブ１０ａと環
状の底壁１０ｂとから成る金属性の（例えば鋼鉄）鋳込
み容器１０を含む。この容器１０には、環状の繊維断熱
側壁スリーブ１２と、着脱可能な繊維断熱カバー１４
と、を内設している。この繊維断熱材は、「Ｋａｏｗｏ
ｏｌ」（登録商標）のセラミック（例えば、アルミナ又
はアルミナ／シリカの繊維）断熱材から、又は、その他
適格な断熱材から成る。この容器スリーブ１０ａは、銅
又はその他の非常に熱伝導性のよい材料で作られた環状
の水冷式冷硬部材２０（除熱材）を収容するように図る
開口底１６を含む。この冷硬部材２０は、中央の空間又
は穴２０ａを中に形成している１つ以上の冷硬の部材又
は切片で構成することができ、容器底壁１０ｂで支持さ
れている。
【００１０】この容器１０中の冷硬部材２０には、単体
のセラミックインベストメントシェル鋳型アゼンブリ２
２を載置しているのが図示されており、この鋳型アゼン
ブリの中央に設けた溶融物の吸入管２４ａと充填管２４
ｂが冷硬部材の穴２０ａを経て、鋳込みすべき溶融物の
基礎ソース２６（例えば、ここでは開示内容を引例で記
述する米国特許第５ ０４２ ５６１号に説明の如く、
外囲２７に内設した、溶融物で充填されたるつぼ２９）
に向かって下方に延出するようになっている。この吸入
管２４ａの周りには断熱材２４ｃを囲繞している。通
常、この鋳込型アゼンブリ２２は、中央の吸入管２４ａ
の周りを周方向に配設した複数の成型キャビティ領域３
０ａを含むとともに、当該成型キャビティ領域３０ａ中
に、製造すべき鋳物の形状に合わせて構成された物品成
型キャビティ３１を形成している。図１においては、２
つの成型キャビティ領域３０ａが吸入管２４ａに対して
３時と９時の各位置に在るのが図示されているが、更に
２つ以上のほぼ同じ成型キャビティ領域が存在するとと
もに（但し図示せず）吸入管２４ａに対して１２時と６
時の各位置に常駐している。各々の成型キャビティ３１
には、吸入管２４ａと個々の物品成型キャビティ３１と
の間に夫々介設した水平な湯口通路３４によって溶融物
が吸入管２４ａと充填管２４ｂから収容される。各々の
湯口通路３４は、各鋳型の最下部の結晶粒の核形成と成
長のキャビティ３６に連通している。各々の物品成型キ
ャビティ３１は、明らかなように、この鋳型の結晶粒の
核形成と成長のキャビティ３６によって冷硬部材２０に
連通されている。この連通によって物品成型キャビティ
３１中の溶融物が単方向に除熱され、周知の仕方で各々
の物品成型キャビティ３１中に滞留している溶融物が指
向性凝固するようになっている。
のセラミックインベストメントシェル鋳型アゼンブリ２
２を載置しているのが図示されており、この鋳型アゼン
ブリの中央に設けた溶融物の吸入管２４ａと充填管２４
ｂが冷硬部材の穴２０ａを経て、鋳込みすべき溶融物の
基礎ソース２６（例えば、ここでは開示内容を引例で記
述する米国特許第５ ０４２ ５６１号に説明の如く、
外囲２７に内設した、溶融物で充填されたるつぼ２９）
に向かって下方に延出するようになっている。この吸入
管２４ａの周りには断熱材２４ｃを囲繞している。通
常、この鋳込型アゼンブリ２２は、中央の吸入管２４ａ
の周りを周方向に配設した複数の成型キャビティ領域３
０ａを含むとともに、当該成型キャビティ領域３０ａ中
に、製造すべき鋳物の形状に合わせて構成された物品成
型キャビティ３１を形成している。図１においては、２
つの成型キャビティ領域３０ａが吸入管２４ａに対して
３時と９時の各位置に在るのが図示されているが、更に
２つ以上のほぼ同じ成型キャビティ領域が存在するとと
もに（但し図示せず）吸入管２４ａに対して１２時と６
時の各位置に常駐している。各々の成型キャビティ３１
には、吸入管２４ａと個々の物品成型キャビティ３１と
の間に夫々介設した水平な湯口通路３４によって溶融物
が吸入管２４ａと充填管２４ｂから収容される。各々の
湯口通路３４は、各鋳型の最下部の結晶粒の核形成と成
長のキャビティ３６に連通している。各々の物品成型キ
ャビティ３１は、明らかなように、この鋳型の結晶粒の
核形成と成長のキャビティ３６によって冷硬部材２０に
連通されている。この連通によって物品成型キャビティ
３１中の溶融物が単方向に除熱され、周知の仕方で各々
の物品成型キャビティ３１中に滞留している溶融物が指
向性凝固するようになっている。
【００１１】図１では、各々の物品成型キャビティ３１
は、最上端に押湯部３１ｃを有し、下部の根茎形状のキ
ャビティ部３１ｂと相互連通させた翼形状のキャビティ
部３１ａとして構成されているとともに、この根茎形状
のキャビティ部３１ｂの下に結晶粒の核形成と成長のキ
ャビティ３６を設けているのが図示されている。但し、
この発明は、特定の物品成型キャビティ形状に限定する
ものではないので、多種多様の鋳物構造を鋳造するため
に実施することができる。更に、この発明は、上記イン
ベストメントシェル鋳型に限定するものではないので、
他種の鋳込型を使って実施することができる。
は、最上端に押湯部３１ｃを有し、下部の根茎形状のキ
ャビティ部３１ｂと相互連通させた翼形状のキャビティ
部３１ａとして構成されているとともに、この根茎形状
のキャビティ部３１ｂの下に結晶粒の核形成と成長のキ
ャビティ３６を設けているのが図示されている。但し、
この発明は、特定の物品成型キャビティ形状に限定する
ものではないので、多種多様の鋳物構造を鋳造するため
に実施することができる。更に、この発明は、上記イン
ベストメントシェル鋳型に限定するものではないので、
他種の鋳込型を使って実施することができる。
【００１２】この鋳型アゼンブリ２２は、物品成型キャ
ビティ３１と湯口通路３４と吸入管２４ａの模型等、鋳
型部品のろう又はその他一過性の模型（例えば、ろう模
型）を組み付けてセラミックスラリー中に繰り返し浸漬
し、水切りし、所望のシェル鋳型厚さが形成されるまで
粗粒のセラミックスタッコで被着させる周知のロストワ
ックス法によって、単体として製造することができる。
次に、このインベストメントされた鋳型アゼンブリは、
加熱や溶解等の従来の模型除去作業が施され、このイン
ベストメントされたセラミックシェルから一過性の模型
材料（例えば、ろう）を溶出したり、あるいは溶出しな
ければ選択的に除去したりするとともに、鋳造の鋳型強
度を持たせるべく通常の方法で焼成する。ニッケル基合
金を鋳込む石英等の適切なセラミック材料の充填管２４
ｂは、セラミック接着剤で吸入管２４ａに取り付けるこ
とができる。物品成型キャビティ３１を形成するインベ
ストメントシェル鋳型アゼンブリの壁３１ｗは、通気性
があり、溶融物が重力に反して物品成型キャビティ３１
中に注湯されるように後述の方法で物品鋳型キャビティ
３１を減圧することができる。
ビティ３１と湯口通路３４と吸入管２４ａの模型等、鋳
型部品のろう又はその他一過性の模型（例えば、ろう模
型）を組み付けてセラミックスラリー中に繰り返し浸漬
し、水切りし、所望のシェル鋳型厚さが形成されるまで
粗粒のセラミックスタッコで被着させる周知のロストワ
ックス法によって、単体として製造することができる。
次に、このインベストメントされた鋳型アゼンブリは、
加熱や溶解等の従来の模型除去作業が施され、このイン
ベストメントされたセラミックシェルから一過性の模型
材料（例えば、ろう）を溶出したり、あるいは溶出しな
ければ選択的に除去したりするとともに、鋳造の鋳型強
度を持たせるべく通常の方法で焼成する。ニッケル基合
金を鋳込む石英等の適切なセラミック材料の充填管２４
ｂは、セラミック接着剤で吸入管２４ａに取り付けるこ
とができる。物品成型キャビティ３１を形成するインベ
ストメントシェル鋳型アゼンブリの壁３１ｗは、通気性
があり、溶融物が重力に反して物品成型キャビティ３１
中に注湯されるように後述の方法で物品鋳型キャビティ
３１を減圧することができる。
【００１３】各々の物品成型キャビティ３１直下の鋳型
底中の夫々の窪部３０ｂには、溶融物の浸透可能な繊維
断熱部材３８を内設している。通常、この断熱部材３８
は、厚さ約０．４インチの「Ｋａｏｗｏｏｌ」（登録商
標）の断熱材であり、各々の結晶粒の核形成と成長のキ
ャビティ３６の底穴を横切って架設するように幅方向に
定寸している。
底中の夫々の窪部３０ｂには、溶融物の浸透可能な繊維
断熱部材３８を内設している。通常、この断熱部材３８
は、厚さ約０．４インチの「Ｋａｏｗｏｏｌ」（登録商
標）の断熱材であり、各々の結晶粒の核形成と成長のキ
ャビティ３６の底穴を横切って架設するように幅方向に
定寸している。
【００１４】焼成した鋳型アゼンブリ２２は、鋳込み前
に、別個の鋳型予熱炉（図示せず）の中で、実際に選定
した溶融物鋳込温度（例えば、ＩＮＣＯ ７３８のニッ
ケル基合金の場合では摂氏１３００度以上）に近似する
がそれよりも低い高温度（例えば摂氏１１５０度）まで
予熱される。この鋳型アゼンブリ２２は、従来の炉の中
のアルミナ繊維支持ブロック等の耐火性断熱支持ブロッ
ク（図示せず）上で予熱される。この予熱した鋳型アゼ
ンブリ２２をこの炉から手で取り出して、容器底壁１０
ｂ上に常駐する冷硬部材２０に直ちに載置する。次に、
容器スリーブ１０ａを降下させて、図１に示す如く、こ
のスリーブのフランジを底壁１０ａの水平なフランジに
載設支持させる。この図示した鋳型アゼンブリ位置にお
いては、充填管２４ｂが空間２０ａから下方に延出して
いるとともに、夫々の結晶粒の核形成と成長のキャビテ
ィ３６と、この結晶粒の核形成と成長のキャビティ３６
と冷硬部材２０の間に介設した夫々の溶融物浸透可能な
繊維断熱部材３８と、を介して各々の物品成型キャビテ
ィ３１を冷硬部材２０に連通させている。この繊維断熱
材３８によって、物品成型キャビティ３１中に注湯した
溶融物が繊維断熱材３８の気孔を浸透して冷硬部材２０
に接触し熱伝達と指向性凝固とが生じるまで、断熱が行
われる。
に、別個の鋳型予熱炉（図示せず）の中で、実際に選定
した溶融物鋳込温度（例えば、ＩＮＣＯ ７３８のニッ
ケル基合金の場合では摂氏１３００度以上）に近似する
がそれよりも低い高温度（例えば摂氏１１５０度）まで
予熱される。この鋳型アゼンブリ２２は、従来の炉の中
のアルミナ繊維支持ブロック等の耐火性断熱支持ブロッ
ク（図示せず）上で予熱される。この予熱した鋳型アゼ
ンブリ２２をこの炉から手で取り出して、容器底壁１０
ｂ上に常駐する冷硬部材２０に直ちに載置する。次に、
容器スリーブ１０ａを降下させて、図１に示す如く、こ
のスリーブのフランジを底壁１０ａの水平なフランジに
載設支持させる。この図示した鋳型アゼンブリ位置にお
いては、充填管２４ｂが空間２０ａから下方に延出して
いるとともに、夫々の結晶粒の核形成と成長のキャビテ
ィ３６と、この結晶粒の核形成と成長のキャビティ３６
と冷硬部材２０の間に介設した夫々の溶融物浸透可能な
繊維断熱部材３８と、を介して各々の物品成型キャビテ
ィ３１を冷硬部材２０に連通させている。この繊維断熱
材３８によって、物品成型キャビティ３１中に注湯した
溶融物が繊維断熱材３８の気孔を浸透して冷硬部材２０
に接触し熱伝達と指向性凝固とが生じるまで、断熱が行
われる。
【００１５】予熱した鋳型アゼンブリ２２を容器１０中
の冷硬部材２０に載置するとともに容器スリーブ１０ａ
を底壁１０ｂに載置すると直ちに、図１に示す如く、予
熱した熱伝導性微粒子６０（例えば、メッシュサイズ５
０の炭化ケイ素の粒子）を容器１０の開口蓋１０ｃから
物品成型キャビティ３１の周りに導入する。前記繊維断
熱側壁スリーブ１２は、ある程度まで微粒子６０を収容
し易くするために環状シェルフ１２ａを含むことができ
る。当該炭化ケイ素の微粒子６０を別の炉（図示せず）
の中で、溶融物鋳込温度（例えば、摂氏１５９０度）よ
りも高い温度まで、したがって物品成型キャビティ３１
の予熱温度（例えば、摂氏１１５０度）よりも高い温度
まで予熱するので、予熱した炭化ケイ素の微粒子６０に
よって物品成型キャビティ領域３０ａ（即ち、壁３１
ｗ）が短い接触時間に亘って加熱されて、鋳込みすべき
特定の溶融物組成に対して（例えば、ＩＮＣＯ ７３８
のニッケル基合金を鋳込みする場合には摂氏１３２０
度）所望の溶融物鋳込温度（例えば、融解温度よりも高
い）まで至る。
の冷硬部材２０に載置するとともに容器スリーブ１０ａ
を底壁１０ｂに載置すると直ちに、図１に示す如く、予
熱した熱伝導性微粒子６０（例えば、メッシュサイズ５
０の炭化ケイ素の粒子）を容器１０の開口蓋１０ｃから
物品成型キャビティ３１の周りに導入する。前記繊維断
熱側壁スリーブ１２は、ある程度まで微粒子６０を収容
し易くするために環状シェルフ１２ａを含むことができ
る。当該炭化ケイ素の微粒子６０を別の炉（図示せず）
の中で、溶融物鋳込温度（例えば、摂氏１５９０度）よ
りも高い温度まで、したがって物品成型キャビティ３１
の予熱温度（例えば、摂氏１１５０度）よりも高い温度
まで予熱するので、予熱した炭化ケイ素の微粒子６０に
よって物品成型キャビティ領域３０ａ（即ち、壁３１
ｗ）が短い接触時間に亘って加熱されて、鋳込みすべき
特定の溶融物組成に対して（例えば、ＩＮＣＯ ７３８
のニッケル基合金を鋳込みする場合には摂氏１３２０
度）所望の溶融物鋳込温度（例えば、融解温度よりも高
い）まで至る。
【００１６】予熱した炭化ケイ素の微粒子６０は、炭化
ケイ素の容器中で加熱されるとともに、この炭化ケイ素
の容器は、従来のロードレベラー等のマニピュレータ
（図示せず）によって容器１０に搬送され、予熱した炭
化ケイ素の微粒子６０を繊維断熱側壁スリーブ１２中の
予熱済み鋳型アゼンブリ２２の周りに注入するようにな
っている。通常、予熱済みの炭化ケイ素の微粒子６０の
導入前に、環状の繊維断熱カバー４０を図示の如く鋳型
アゼンブリ２２の外周上に重なるように敷設する。この
繊維断熱カバー４０によって、容器１０中の物品成型キ
ャビティ３１の周りに導入した予熱済みの炭化ケイ素の
微粒子６０が、冷硬部材２０に支持される鋳型アゼンブ
リ２２の足元又は底の下を潜通しないように防いでい
る。
ケイ素の容器中で加熱されるとともに、この炭化ケイ素
の容器は、従来のロードレベラー等のマニピュレータ
（図示せず）によって容器１０に搬送され、予熱した炭
化ケイ素の微粒子６０を繊維断熱側壁スリーブ１２中の
予熱済み鋳型アゼンブリ２２の周りに注入するようにな
っている。通常、予熱済みの炭化ケイ素の微粒子６０の
導入前に、環状の繊維断熱カバー４０を図示の如く鋳型
アゼンブリ２２の外周上に重なるように敷設する。この
繊維断熱カバー４０によって、容器１０中の物品成型キ
ャビティ３１の周りに導入した予熱済みの炭化ケイ素の
微粒子６０が、冷硬部材２０に支持される鋳型アゼンブ
リ２２の足元又は底の下を潜通しないように防いでい
る。
【００１７】図１に示す如く、予熱した炭化ケイ素の微
粒子６０を容器１０中の物品成型キャビティ３１の周り
に囲繞した後に、急いで繊維断熱カバー１４を繊維断熱
側壁スリーブ１２に載置する。容器１０に蝶着した真空
密閉蓋１０ｃを閉じて、上端のカバー１４の上方の容器
１０の上部フランジに接するシール１０ｇによって封止
する。この真空密閉蓋１０ｃは、大気に連通させた中央
孔Ａと、可撓性で非通気性の皮膜ＭＭと、を含み、前記
皮膜ＭＭは、導管１０ｄを介して容器１０中を減圧状態
にすると断熱カバー１４を押圧する。この断熱カバー１
４に掛かる圧力によって、この断熱カバー１４が鋳造中
に成型キャビティ壁３１ｗの周りの炭化ケイ素の微粒子
６０を屈曲堅固にする。
粒子６０を容器１０中の物品成型キャビティ３１の周り
に囲繞した後に、急いで繊維断熱カバー１４を繊維断熱
側壁スリーブ１２に載置する。容器１０に蝶着した真空
密閉蓋１０ｃを閉じて、上端のカバー１４の上方の容器
１０の上部フランジに接するシール１０ｇによって封止
する。この真空密閉蓋１０ｃは、大気に連通させた中央
孔Ａと、可撓性で非通気性の皮膜ＭＭと、を含み、前記
皮膜ＭＭは、導管１０ｄを介して容器１０中を減圧状態
にすると断熱カバー１４を押圧する。この断熱カバー１
４に掛かる圧力によって、この断熱カバー１４が鋳造中
に成型キャビティ壁３１ｗの周りの炭化ケイ素の微粒子
６０を屈曲堅固にする。
【００１８】予熱した微粒子６０が成型キャビティ領域
３０ａと短時間（例えば５分間）接触することによっ
て、成型キャビティ壁３１ｗの温度が所望の溶融物鋳込
温度（例えば、ＩＮＣＯ ７３８のニッケル基合金の場
合の摂氏１３２０度等の合金融解温度よりも高い）まで
上昇するとともに、この鋳込温度は、鋳型アゼンブリ２
２を鋳込みすることができるまで維持される。成型キャ
ビティ壁３１ｗを所望の鋳込温度まで上昇させる所要の
接触時間は、鋳型アゼンブリ２２と微粒子６０の予熱温
度、微粒子６０の熱伝導率と質量、及び、成型キャビテ
ィ壁３１ｗの厚さとその他の要因、に応じて異なる。例
示目的に限って、摂氏１１５０度のセラミックシェル鋳
型の周りに囲繞した厚さ１／４インチの層の摂氏１５９
０度の炭化ケイ素の微粒子（メッシュ５０）によって、
厚さ１／８インチのシェル鋳型壁が５分間で摂氏１３２
０度まで加熱される。所望の鋳込温度を成型キャビティ
壁３１ｗに付与するために必要とされる、予熱した微粒
子６０と予熱した成型キャビティ領域３０ａとの間の接
触時間は、実験にもとずいて容易に判定することができ
る。
３０ａと短時間（例えば５分間）接触することによっ
て、成型キャビティ壁３１ｗの温度が所望の溶融物鋳込
温度（例えば、ＩＮＣＯ ７３８のニッケル基合金の場
合の摂氏１３２０度等の合金融解温度よりも高い）まで
上昇するとともに、この鋳込温度は、鋳型アゼンブリ２
２を鋳込みすることができるまで維持される。成型キャ
ビティ壁３１ｗを所望の鋳込温度まで上昇させる所要の
接触時間は、鋳型アゼンブリ２２と微粒子６０の予熱温
度、微粒子６０の熱伝導率と質量、及び、成型キャビテ
ィ壁３１ｗの厚さとその他の要因、に応じて異なる。例
示目的に限って、摂氏１１５０度のセラミックシェル鋳
型の周りに囲繞した厚さ１／４インチの層の摂氏１５９
０度の炭化ケイ素の微粒子（メッシュ５０）によって、
厚さ１／８インチのシェル鋳型壁が５分間で摂氏１３２
０度まで加熱される。所望の鋳込温度を成型キャビティ
壁３１ｗに付与するために必要とされる、予熱した微粒
子６０と予熱した成型キャビティ領域３０ａとの間の接
触時間は、実験にもとずいて容易に判定することができ
る。
【００１９】次に、容器１０とその含有物を、この容器
１０に接続した油圧アクチュエータ７０とアーム７２に
よって前記外囲２７側に移動させて、充填管２４ｂを図
１の溶融物Ｍ中に浸漬する。容器１０は、この容器中を
相対減圧状態にするようにバキュームポンプＶ’に連通
させた導管１０ｄを含む。また、別の導管１０ｅも設け
て、アルゴン又は別の不活性ガスのソースＳ’に連通さ
せている。
１０に接続した油圧アクチュエータ７０とアーム７２に
よって前記外囲２７側に移動させて、充填管２４ｂを図
１の溶融物Ｍ中に浸漬する。容器１０は、この容器中を
相対減圧状態にするようにバキュームポンプＶ’に連通
させた導管１０ｄを含む。また、別の導管１０ｅも設け
て、アルゴン又は別の不活性ガスのソースＳ’に連通さ
せている。
【００２０】図１では、容器１０が外囲２７の上方に位
置しているのが図示されている。外囲２７は、着脱可能
なカバー２７ａを含み、このカバー２７ａを取り外して
充填管２４ｂを密封蓋２７ｆ中の穴２７ｂから挿入し、
前記外囲中に常駐するるつぼ２９中の溶融物Ｍ中に充填
管２４ｂを浸漬させることができる。この外囲２７とカ
バー２７ａは、このためここでは開示内容を引例で記述
する米国特許第４ ７９１ ９７７号の図４と、同様に
米国特許第５ ０４２ ５６１号と、に基づいて説明し
た種類のものである。
置しているのが図示されている。外囲２７は、着脱可能
なカバー２７ａを含み、このカバー２７ａを取り外して
充填管２４ｂを密封蓋２７ｆ中の穴２７ｂから挿入し、
前記外囲中に常駐するるつぼ２９中の溶融物Ｍ中に充填
管２４ｂを浸漬させることができる。この外囲２７とカ
バー２７ａは、このためここでは開示内容を引例で記述
する米国特許第４ ７９１ ９７７号の図４と、同様に
米国特許第５ ０４２ ５６１号と、に基づいて説明し
た種類のものである。
【００２１】溶融物Ｍは、実質的に空気の無い不活性ガ
ス環境の下で、るつぼ２９に内設している。鋳込作業が
始まる前にカバー２７ａを取り外す場合には、不活性ガ
スのソースＳに接続した導管２７ｃを介して不活性ガス
流を大気圧よりも高く維持することにより、空気が穴２
７ｂからるつぼ外囲２７中に吸入しないように防いでい
る。密度が空気よりも数倍濃いアルゴン等の不活性ガス
の場合、空気が穴２７ｂから外囲２７中に吸入しないよ
うにガス流を容易に制御することができる。
ス環境の下で、るつぼ２９に内設している。鋳込作業が
始まる前にカバー２７ａを取り外す場合には、不活性ガ
スのソースＳに接続した導管２７ｃを介して不活性ガス
流を大気圧よりも高く維持することにより、空気が穴２
７ｂからるつぼ外囲２７中に吸入しないように防いでい
る。密度が空気よりも数倍濃いアルゴン等の不活性ガス
の場合、空気が穴２７ｂから外囲２７中に吸入しないよ
うにガス流を容易に制御することができる。
【００２２】図１の装置で鋳造する過程において、容器
１０を２段階操作で外囲２７側に移動させる。第１段階
で充填管２４ｂを穴２７ｂから挿入するとともに、るつ
ぼ２９中の溶融物Ｍの表面から上方の不活性ガス環境中
に充填管２４ｂが浸漬すると相対運動を停止させる。こ
の不活性ガス環境は、不活性ガスのソースＳに接続した
導管２７ｃを介して得られる。容器１０は、この位置で
休止している間に、導管１０ｄとバキュームポンプＶ’
によって減圧されて、るつぼ外囲２７中の不活性ガスを
吸入管２４ａ及び充填管２４ｂから鋳型アゼンブリ２２
と容器１０に流動させて空気をパージするのに充分な低
い減圧状態（例えば、２インチＨｇ）に至る。この段階
中、容器１０とその含有物をフラッシングし易くするた
めに、更に多くの不活性ガスを、導管１０ｅ及び不活性
ガスソースＳ’を介して容器１０に吸入させることがで
きる。
１０を２段階操作で外囲２７側に移動させる。第１段階
で充填管２４ｂを穴２７ｂから挿入するとともに、るつ
ぼ２９中の溶融物Ｍの表面から上方の不活性ガス環境中
に充填管２４ｂが浸漬すると相対運動を停止させる。こ
の不活性ガス環境は、不活性ガスのソースＳに接続した
導管２７ｃを介して得られる。容器１０は、この位置で
休止している間に、導管１０ｄとバキュームポンプＶ’
によって減圧されて、るつぼ外囲２７中の不活性ガスを
吸入管２４ａ及び充填管２４ｂから鋳型アゼンブリ２２
と容器１０に流動させて空気をパージするのに充分な低
い減圧状態（例えば、２インチＨｇ）に至る。この段階
中、容器１０とその含有物をフラッシングし易くするた
めに、更に多くの不活性ガスを、導管１０ｅ及び不活性
ガスソースＳ’を介して容器１０に吸入させることがで
きる。
【００２３】わずか約５秒で済む上記目的のための短時
間の休止の後に、容器１０の移動を再開して充填管２４
ｂを溶融物Ｍの表面下の中に浸漬させる。更に、この位
置で容器１０と鋳型アゼンブリ２２を、鋳型を充填する
のに必要な比較的高い減圧状態まで導管１０ｄを介して
減圧する。
間の休止の後に、容器１０の移動を再開して充填管２４
ｂを溶融物Ｍの表面下の中に浸漬させる。更に、この位
置で容器１０と鋳型アゼンブリ２２を、鋳型を充填する
のに必要な比較的高い減圧状態まで導管１０ｄを介して
減圧する。
【００２４】容器１０と、したがって物品成型キャビテ
ィ３１と、を溶融物ソース２６から溶融物を上方へ物品
成型キャビティ３１中に押湯３１ｃ中に吸引するのに十
分な程度までバキュームポンプＶ’及び導管１０ｄを介
して減圧することによって、溶融物ソース２６の溶融物
Ｍが重力に反して充填管２４ｂから物品成型キャビティ
３１中に注湯される。例えば、容器１０中の１０インチ
Ｈｇの減圧レベルを使用して、４５ポンドのＩＮＣＯ
７３８のニッケル基合金を、４つの物品成型キャビティ
３１と、これらに係合する、図１に図示のものと類似の
押湯及び湯口通路と、の中に４秒で注湯することができ
る。
ィ３１と、を溶融物ソース２６から溶融物を上方へ物品
成型キャビティ３１中に押湯３１ｃ中に吸引するのに十
分な程度までバキュームポンプＶ’及び導管１０ｄを介
して減圧することによって、溶融物ソース２６の溶融物
Ｍが重力に反して充填管２４ｂから物品成型キャビティ
３１中に注湯される。例えば、容器１０中の１０インチ
Ｈｇの減圧レベルを使用して、４５ポンドのＩＮＣＯ
７３８のニッケル基合金を、４つの物品成型キャビティ
３１と、これらに係合する、図１に図示のものと類似の
押湯及び湯口通路と、の中に４秒で注湯することができ
る。
【００２５】この高い減圧状態は、少なくとも溶融物が
湯口通路３４を超えて物品成型キャビティ３１まで凝固
するに至るまで、容器１０中で維持される。このとき、
容器１０は、導管１０ｅを介してアルゴン又はその他の
非反応性ガスで充填し戻すことができるとともに、油圧
アクチュエータ７０とアーム７２によって移動させて溶
融物Ｍから充填管２４ｂを引抜することができる。ある
いは、この減圧状態を物品成型キャビティ３１中の溶融
物が完全に指向性凝固するまで維持することができる。
この閉じた容器１０中の溶融物で充填した鋳型アゼンブ
リ２２を一体で適切な機械によって動かして、物品成型
キャビティ３１中に残留する溶融物の指向性凝固が発生
し得る溶融物ソース２６から離間した別の箇所に移すこ
とができる。
湯口通路３４を超えて物品成型キャビティ３１まで凝固
するに至るまで、容器１０中で維持される。このとき、
容器１０は、導管１０ｅを介してアルゴン又はその他の
非反応性ガスで充填し戻すことができるとともに、油圧
アクチュエータ７０とアーム７２によって移動させて溶
融物Ｍから充填管２４ｂを引抜することができる。ある
いは、この減圧状態を物品成型キャビティ３１中の溶融
物が完全に指向性凝固するまで維持することができる。
この閉じた容器１０中の溶融物で充填した鋳型アゼンブ
リ２２を一体で適切な機械によって動かして、物品成型
キャビティ３１中に残留する溶融物の指向性凝固が発生
し得る溶融物ソース２６から離間した別の箇所に移すこ
とができる。
【００２６】各々の物品成型キャビティ３１において、
最下部の結晶粒の核形成と成長のキャビティ３６中の溶
融物に接触する冷硬部材２０によって行われる単方向の
除熱によって、溶融物が多結晶柱状結晶粒の鋳物として
指向性凝固する。この溶融物の凝固中、容器スリーブ１
０ａを冷硬部材２０に対して僅かな距離を上昇させて鋳
型アゼンブリ２２の下部領域を周囲冷却効果に露出さ
せ、物品成型キャビティ３１中の指向性冷却を向上させ
ることができる。このとき、冷却しやすくするために一
部の微粒子６０が容器１０から排出する。
最下部の結晶粒の核形成と成長のキャビティ３６中の溶
融物に接触する冷硬部材２０によって行われる単方向の
除熱によって、溶融物が多結晶柱状結晶粒の鋳物として
指向性凝固する。この溶融物の凝固中、容器スリーブ１
０ａを冷硬部材２０に対して僅かな距離を上昇させて鋳
型アゼンブリ２２の下部領域を周囲冷却効果に露出さ
せ、物品成型キャビティ３１中の指向性冷却を向上させ
ることができる。このとき、冷却しやすくするために一
部の微粒子６０が容器１０から排出する。
【００２７】単結晶の鋳物を製造するこの発明の別の実
施例においては、図１〜図２の装置を、各々の結晶粒の
核形成と成長のキャビティ３６中に輻射透過性結晶セレ
クタ部材８０を前記キャビティ３６を横切って幅方向に
橋架するように設けている図３に図示した形に改造して
使用することができる。この輻射透過性結晶セレクタ部
材８０は、単結晶の鋳物を形成するために、結晶粒の核
形成と成長のキャビティ３６中に核生成し成長した複数
の結晶粒の中から、各々の物品成型キャビティ３１を介
して更に増殖する単結晶を選択するように定寸した穴又
は開口部８０ａを含む。この輻射透過性結晶セレクタ部
材８０は、０．１２インチの厚さを有する石英プレート
と、０．２０インチの直径を有する結晶セレクタ穴又は
開口部と、で構成するものが望ましいが、但し、この直
径０．２０インチは、製造すべき鋳物によって変わる。
施例においては、図１〜図２の装置を、各々の結晶粒の
核形成と成長のキャビティ３６中に輻射透過性結晶セレ
クタ部材８０を前記キャビティ３６を横切って幅方向に
橋架するように設けている図３に図示した形に改造して
使用することができる。この輻射透過性結晶セレクタ部
材８０は、単結晶の鋳物を形成するために、結晶粒の核
形成と成長のキャビティ３６中に核生成し成長した複数
の結晶粒の中から、各々の物品成型キャビティ３１を介
して更に増殖する単結晶を選択するように定寸した穴又
は開口部８０ａを含む。この輻射透過性結晶セレクタ部
材８０は、０．１２インチの厚さを有する石英プレート
と、０．２０インチの直径を有する結晶セレクタ穴又は
開口部と、で構成するものが望ましいが、但し、この直
径０．２０インチは、製造すべき鋳物によって変わる。
【００２８】この石英プレート８０は、鋳型アゼンブリ
２２をセラミック鋳型材料でインベストメントした後
に、且つ、一過性の模型材料を除去した後に、各々の結
晶粒の核形成と成長のキャビティ３６中に組み込まれ
る。特に、石英プレート８０の所望の位置に対応する位
置に核形成と成長のキャビティ３６を形成する各々の模
型領域中に、プラスチックシート（図示せず）を組み込
んでいる。このインベストメントされた鋳型アゼンブリ
から模型材料を除去した後に、この鋳型アゼンブリをプ
ラスチックシートの箇所で物理的に分離させて、各々の
核形成と成長のキャビティ３６を二分する。次に、石英
プレート８０をこの分離線に設けて、鋳型アゼンブリの
各分離領域を図３に示す如く外周のセラミックパッチ８
１で再接合し、石英プレート８０を夫々の核形成と成長
のキャビティ３６中の所定位置に固定する。次に、鋳型
アゼンブリ２２を焼成して鋳造の鋳型強度を持たせるこ
とができる。
２２をセラミック鋳型材料でインベストメントした後
に、且つ、一過性の模型材料を除去した後に、各々の結
晶粒の核形成と成長のキャビティ３６中に組み込まれ
る。特に、石英プレート８０の所望の位置に対応する位
置に核形成と成長のキャビティ３６を形成する各々の模
型領域中に、プラスチックシート（図示せず）を組み込
んでいる。このインベストメントされた鋳型アゼンブリ
から模型材料を除去した後に、この鋳型アゼンブリをプ
ラスチックシートの箇所で物理的に分離させて、各々の
核形成と成長のキャビティ３６を二分する。次に、石英
プレート８０をこの分離線に設けて、鋳型アゼンブリの
各分離領域を図３に示す如く外周のセラミックパッチ８
１で再接合し、石英プレート８０を夫々の核形成と成長
のキャビティ３６中の所定位置に固定する。次に、鋳型
アゼンブリ２２を焼成して鋳造の鋳型強度を持たせるこ
とができる。
【００２９】湯口通路３４は、各々の物品成型キャビテ
ィ３１を迅速に充填するために、図３に示す如く上部３
４ａと下部３４ｂに分割し、溶融物を結晶セレクタプレ
ート８０の上下両方に供給するようになっている。この
輻射透過性石英結晶セレクタ部材８０を使用することに
よって、特に、巨大な根茎のキャビティ部３１ｂ（例え
ば、１．５×１．５×４インチ）を有する翼形の鋳物を
鋳造する場合、熱が冷硬部材２０に伝達し易くなる。結
晶粒の核形成と成長のキャビティ３６と冷硬部材２０と
の間の溶融物浸透可能な繊維断熱部材３８は、結晶選択
工程を促進するために、望ましくは結晶セレクタプレー
ト８０の穴又は開口部８０ａまで上方に増殖するように
配向させた少数の結晶粒又は結晶が得られるように定寸
した（例えば、０．２０インチ、但し、製造すべき鋳物
によって異なる）結晶粒又は結晶のニュクリータ通路３
８ａを含むことができる。単結晶の鋳物を製造する鋳造
装置と方法のその他の点については、前述した柱状結晶
粒の鋳物を製造する鋳造装置と方法に同じである。
ィ３１を迅速に充填するために、図３に示す如く上部３
４ａと下部３４ｂに分割し、溶融物を結晶セレクタプレ
ート８０の上下両方に供給するようになっている。この
輻射透過性石英結晶セレクタ部材８０を使用することに
よって、特に、巨大な根茎のキャビティ部３１ｂ（例え
ば、１．５×１．５×４インチ）を有する翼形の鋳物を
鋳造する場合、熱が冷硬部材２０に伝達し易くなる。結
晶粒の核形成と成長のキャビティ３６と冷硬部材２０と
の間の溶融物浸透可能な繊維断熱部材３８は、結晶選択
工程を促進するために、望ましくは結晶セレクタプレー
ト８０の穴又は開口部８０ａまで上方に増殖するように
配向させた少数の結晶粒又は結晶が得られるように定寸
した（例えば、０．２０インチ、但し、製造すべき鋳物
によって異なる）結晶粒又は結晶のニュクリータ通路３
８ａを含むことができる。単結晶の鋳物を製造する鋳造
装置と方法のその他の点については、前述した柱状結晶
粒の鋳物を製造する鋳造装置と方法に同じである。
【００３０】図４〜図５においては、指向性凝固の鋳物
を製造する本発明の別の実施例を図示しており、ここ
で、プライム符号付きのほぼ同じ参照数字を図１〜図３
のほぼ同じ機能に対して使用するとともに、成型キャビ
ティ壁３１ｗ’を所望の鋳込温度まで図１〜図３とは別
の仕方で加熱する。特に、図４においては、各々の成型
キャビティ３１’を管状の炭化ケイ素の蓄熱器３５’が
囲繞し、この蓄熱器３５’は、各々の湯口通路３４’毎
に通路３５ａ’を含むとともに、成型キャビティ壁３１
ｗ’の周りの炭化ケイ素の微粒子６０’で充填されてい
る。あるいは、２つの同心の炭化ケイ素の蓄熱器（図示
せず）を使用して、環状空間を区画してこの空間内で複
数の成型キャビティ３１’を周方向に配列して設けるこ
とができる。鋳型３１’と微粒子６０’と蓄熱器３５’
とは、多少予熱することができる。
を製造する本発明の別の実施例を図示しており、ここ
で、プライム符号付きのほぼ同じ参照数字を図１〜図３
のほぼ同じ機能に対して使用するとともに、成型キャビ
ティ壁３１ｗ’を所望の鋳込温度まで図１〜図３とは別
の仕方で加熱する。特に、図４においては、各々の成型
キャビティ３１’を管状の炭化ケイ素の蓄熱器３５’が
囲繞し、この蓄熱器３５’は、各々の湯口通路３４’毎
に通路３５ａ’を含むとともに、成型キャビティ壁３１
ｗ’の周りの炭化ケイ素の微粒子６０’で充填されてい
る。あるいは、２つの同心の炭化ケイ素の蓄熱器（図示
せず）を使用して、環状空間を区画してこの空間内で複
数の成型キャビティ３１’を周方向に配列して設けるこ
とができる。鋳型３１’と微粒子６０’と蓄熱器３５’
とは、多少予熱することができる。
【００３１】次に、炭化ケイ素の蓄熱器３５’は、断熱
の球体又はビード３９’等の中空アルミナ断熱材料に囲
繞又は埋設されている。鋳型アゼンブリ２２’は、繊維
断熱スリーブ１２’の内径と同一平面たる倒立リップ２
２ｂ’を備えた広底２２ａ’を含み、この底２２ａ’
に、炭化ケイ素の蓄熱器３５’と炭化ケイ素の微粒子６
０’とアルミナ断熱球体３９’とを載置するようになっ
ている。この倒立リップ２２ｂ’は、この底２２ａ’が
繊維断熱スリーブ１２’とオーバラップする限りにおい
て、なくてもよい。
の球体又はビード３９’等の中空アルミナ断熱材料に囲
繞又は埋設されている。鋳型アゼンブリ２２’は、繊維
断熱スリーブ１２’の内径と同一平面たる倒立リップ２
２ｂ’を備えた広底２２ａ’を含み、この底２２ａ’
に、炭化ケイ素の蓄熱器３５’と炭化ケイ素の微粒子６
０’とアルミナ断熱球体３９’とを載置するようになっ
ている。この倒立リップ２２ｂ’は、この底２２ａ’が
繊維断熱スリーブ１２’とオーバラップする限りにおい
て、なくてもよい。
【００３２】先ず最初に、鋳型アゼンブリ２２’と繊維
断熱スリーブ１２’を組み付けて、直径線で合致する別
々の半環状の切片から成る「Ｋａｏｗｏｏｌ」（登録商
標）の断熱ボード（厚さ１インチよりも大きい）１１
０’に載設する。炭化ケイ素の蓄熱器プレート１１２’
は、任意に設けることができ、また、インダクションコ
イル１１１’で加熱されて鋳型アゼンブリ２２’の下部
に更に多くの熱が得られるようになっている。容器１
２’は、アルミナ断熱球体３９’で充填されるとともに
断熱カバー１４’で被覆される。この出来上がったアゼ
ンブリは、オーバヘッドクレーンＣ’のスリング又はベ
ルト２３’の中で、繊維断熱スリーブ１２’の底穴以外
の前記スリング又はベルト２３’で搬送されるととも
に、このクレーンのスリング又はベルト２３’によって
従来のインダクションコイル１１１’の中に設けられ、
一方、このインダクションコイル１１１’は、るつぼ外
囲（図示せず、但し、図１の外囲２７とほぼ同じ）の上
方に設けている。このインダクションコイル１１１’を
励磁して、炭化ケイ素の各蓄熱器３５’と１１２’を誘
導的に加熱する。今度は、各蓄熱器の熱が、炭化ケイ素
の微粒子６０’と鋳型アゼンブリ２２’の底とを加熱
し、鋳込みされる金属性溶融物の融解温度よりも高い所
望の鋳込温度まで鋳型キャビティ壁３１ｗ’を加熱する
ようになっている。炭化ケイ素の微粒子６０’は、粒度
が小さいため（例えば、メッシュ５０）殆ど誘導的に加
熱されない。アルミナ断熱球体３９’によって蓄熱器３
５’の周りが断熱されるので、大部分の熱が微粒子６
０’と鋳込型アゼンブリ２２’とに向かって放射され
る。
断熱スリーブ１２’を組み付けて、直径線で合致する別
々の半環状の切片から成る「Ｋａｏｗｏｏｌ」（登録商
標）の断熱ボード（厚さ１インチよりも大きい）１１
０’に載設する。炭化ケイ素の蓄熱器プレート１１２’
は、任意に設けることができ、また、インダクションコ
イル１１１’で加熱されて鋳型アゼンブリ２２’の下部
に更に多くの熱が得られるようになっている。容器１
２’は、アルミナ断熱球体３９’で充填されるとともに
断熱カバー１４’で被覆される。この出来上がったアゼ
ンブリは、オーバヘッドクレーンＣ’のスリング又はベ
ルト２３’の中で、繊維断熱スリーブ１２’の底穴以外
の前記スリング又はベルト２３’で搬送されるととも
に、このクレーンのスリング又はベルト２３’によって
従来のインダクションコイル１１１’の中に設けられ、
一方、このインダクションコイル１１１’は、るつぼ外
囲（図示せず、但し、図１の外囲２７とほぼ同じ）の上
方に設けている。このインダクションコイル１１１’を
励磁して、炭化ケイ素の各蓄熱器３５’と１１２’を誘
導的に加熱する。今度は、各蓄熱器の熱が、炭化ケイ素
の微粒子６０’と鋳型アゼンブリ２２’の底とを加熱
し、鋳込みされる金属性溶融物の融解温度よりも高い所
望の鋳込温度まで鋳型キャビティ壁３１ｗ’を加熱する
ようになっている。炭化ケイ素の微粒子６０’は、粒度
が小さいため（例えば、メッシュ５０）殆ど誘導的に加
熱されない。アルミナ断熱球体３９’によって蓄熱器３
５’の周りが断熱されるので、大部分の熱が微粒子６
０’と鋳込型アゼンブリ２２’とに向かって放射され
る。
【００３３】成型キャビティ壁３１ｗ’が選定鋳込温度
になると、前記半環状切片の断熱ブロック１１０’を抜
出する。次に、繊維断熱スリーブ１２’中の予熱した鋳
型アゼンブリ２２’を、スリング又はベルト２３’によ
って、図５に示す如く、容器１０’中の基礎の冷硬部材
２０’上に降下させ、柱状結晶粒の鋳物又は単結晶の鋳
物として上述した仕方で溶融物を重力に反して物品成型
キャビティ３１’中に注湯して指向性凝固させるように
なっている。
になると、前記半環状切片の断熱ブロック１１０’を抜
出する。次に、繊維断熱スリーブ１２’中の予熱した鋳
型アゼンブリ２２’を、スリング又はベルト２３’によ
って、図５に示す如く、容器１０’中の基礎の冷硬部材
２０’上に降下させ、柱状結晶粒の鋳物又は単結晶の鋳
物として上述した仕方で溶融物を重力に反して物品成型
キャビティ３１’中に注湯して指向性凝固させるように
なっている。
【００３４】繊維断熱スリーブ１２’を容器１０’中に
降下させた後に、耐火性スリング２３’をオーバヘッド
クレーンＣ’から解除して繊維断熱スリーブ１２’の両
側と底部と上端カバー１４’との周りに残すが、但し、
前記スリングは、便宜上、図５に図示していない。上蓋
１０ｃ’を閉じ、密閉した容器１０’を油圧アクチュエ
ータ７０’とアーム７２’で基礎のるつぼ外囲に向かっ
て降下させ、図１〜図２に基づいて前述した仕方で物体
成型キャビティ３１’内を減圧状態にすることによっ
て、溶融物Ｍが重力に反して物体成型キャビティ３１’
中に注湯される。湯口通路３４’の注湯と凝固の後、こ
の減圧状態を解除して、閉じた容器１０を上昇させ、前
述したように指向性凝固する離間箇所まで搬送する。
降下させた後に、耐火性スリング２３’をオーバヘッド
クレーンＣ’から解除して繊維断熱スリーブ１２’の両
側と底部と上端カバー１４’との周りに残すが、但し、
前記スリングは、便宜上、図５に図示していない。上蓋
１０ｃ’を閉じ、密閉した容器１０’を油圧アクチュエ
ータ７０’とアーム７２’で基礎のるつぼ外囲に向かっ
て降下させ、図１〜図２に基づいて前述した仕方で物体
成型キャビティ３１’内を減圧状態にすることによっ
て、溶融物Ｍが重力に反して物体成型キャビティ３１’
中に注湯される。湯口通路３４’の注湯と凝固の後、こ
の減圧状態を解除して、閉じた容器１０を上昇させ、前
述したように指向性凝固する離間箇所まで搬送する。
【００３５】特に、図４〜図５の実施例は、例えば１０
インチの翼状長さと厚さ１．５インチの巨大な根茎を有
する大型翼形状の成型キャビティ領域３０ａを予熱し、
注湯し、且つ、指向性凝固させる場合に特に有用であ
る。
インチの翼状長さと厚さ１．５インチの巨大な根茎を有
する大型翼形状の成型キャビティ領域３０ａを予熱し、
注湯し、且つ、指向性凝固させる場合に特に有用であ
る。
【００３６】即ち、この発明にあっては、溶融物の指向
性凝固（例えば、柱状結晶粒の鋳物又は単結晶の鋳物）
の方法と装置は、鋳込型の少なくとも１つの物品成型キ
ャビティ領域の周りに繞設した炭化ケイ素の粒子等の耐
火性微粒子であって、溶融物鋳込温度よりも高い高温度
まで加熱される前記耐火性微粒子に係わる。前記鋳込型
の前記物品成型キャビティ領域は、冷硬部材に連通され
る前に、前記耐火性微粒子の熱によって初期の予熱温度
から高い鋳込温度まで加熱する。単結晶の鋳物の場合、
前記物品成型キャビティ領域中に増殖する単結晶を選択
するために、前記物品成型キャビティと前記冷硬部材の
間に介設した鋳型結晶粒の核形成と成長のキャビティ中
に輻射透過性結晶セレクタ部材を設けている。前記鋳型
結晶粒の核形成と成長のキャビティ領域と前記冷硬部材
との間には、溶融物の浸透可能な断熱部材を介設するこ
とができる。
性凝固（例えば、柱状結晶粒の鋳物又は単結晶の鋳物）
の方法と装置は、鋳込型の少なくとも１つの物品成型キ
ャビティ領域の周りに繞設した炭化ケイ素の粒子等の耐
火性微粒子であって、溶融物鋳込温度よりも高い高温度
まで加熱される前記耐火性微粒子に係わる。前記鋳込型
の前記物品成型キャビティ領域は、冷硬部材に連通され
る前に、前記耐火性微粒子の熱によって初期の予熱温度
から高い鋳込温度まで加熱する。単結晶の鋳物の場合、
前記物品成型キャビティ領域中に増殖する単結晶を選択
するために、前記物品成型キャビティと前記冷硬部材の
間に介設した鋳型結晶粒の核形成と成長のキャビティ中
に輻射透過性結晶セレクタ部材を設けている。前記鋳型
結晶粒の核形成と成長のキャビティ領域と前記冷硬部材
との間には、溶融物の浸透可能な断熱部材を介設するこ
とができる。
【００３７】以上詳細な説明から明らかなようにこの発
明によれば、第１に、比較的熱伝導性のある炭化ケイ素
の粒子等の耐火性微粒子であって、溶融物鋳込温度より
も高い（例えば、鋳込みされる材料の融解温度よりも高
い）高温度の耐火性微粒子を、鋳込型の少なくとも１つ
の物品成型キャビティ領域の周りに繞設し、鋳込型の前
記物品成型キャビティ領域を耐火性微粒子の熱によって
初期の予熱温度から溶融物鋳込温度まで加熱し、物品成
型キャビティ領域に導入される溶融物が指向性凝固する
ように物品成型キャビティ領域を除熱部材に連通させ、
除熱部材に連通している物品成型キャビティ領域に溶融
物を導入して物品成型キャビティ中の溶融物を指向性凝
固させることができる。
明によれば、第１に、比較的熱伝導性のある炭化ケイ素
の粒子等の耐火性微粒子であって、溶融物鋳込温度より
も高い（例えば、鋳込みされる材料の融解温度よりも高
い）高温度の耐火性微粒子を、鋳込型の少なくとも１つ
の物品成型キャビティ領域の周りに繞設し、鋳込型の前
記物品成型キャビティ領域を耐火性微粒子の熱によって
初期の予熱温度から溶融物鋳込温度まで加熱し、物品成
型キャビティ領域に導入される溶融物が指向性凝固する
ように物品成型キャビティ領域を除熱部材に連通させ、
除熱部材に連通している物品成型キャビティ領域に溶融
物を導入して物品成型キャビティ中の溶融物を指向性凝
固させることができる。
【００３８】耐火性微粒子は、鋳込型の物品成型キャビ
ティ領域とは別に、溶融物鋳込温度よりも高く予熱して
次に物品成型キャビティ領域の周りに囲繞することがで
きる。あるいは、耐火性微粒子を物品成型キャビティ領
域の周りに囲繞して、鋳込型の物品成型キャビティ領域
の周りのその場で加熱することができる。例示目的のた
め、耐火性微粒子を各々の物品成型キャビティ領域の周
りに繞設した管状蓄熱器に内設するとともに、管状蓄熱
器をインダクションコイル手段で加熱して耐火性微粒子
を加熱するようになっている。
ティ領域とは別に、溶融物鋳込温度よりも高く予熱して
次に物品成型キャビティ領域の周りに囲繞することがで
きる。あるいは、耐火性微粒子を物品成型キャビティ領
域の周りに囲繞して、鋳込型の物品成型キャビティ領域
の周りのその場で加熱することができる。例示目的のた
め、耐火性微粒子を各々の物品成型キャビティ領域の周
りに繞設した管状蓄熱器に内設するとともに、管状蓄熱
器をインダクションコイル手段で加熱して耐火性微粒子
を加熱するようになっている。
【００３９】単結晶の物品を鋳造するこの発明の実施例
においては、物品成型キャビティ中に増殖する単結晶を
選択するために、物品成型キャビティと除熱部材の間に
介設した鋳型結晶粒の核形成と成長の領域中に輻射透過
性結晶セレクタ部材を設けている。輻射透過性結晶セレ
クタ部材は、石英から成るものが望ましい。
においては、物品成型キャビティ中に増殖する単結晶を
選択するために、物品成型キャビティと除熱部材の間に
介設した鋳型結晶粒の核形成と成長の領域中に輻射透過
性結晶セレクタ部材を設けている。輻射透過性結晶セレ
クタ部材は、石英から成るものが望ましい。
【００４０】指向性凝固の物品を鋳造するこの発明の別
の実施例においては、物品成型キャビティと除熱部材の
間に介設した結晶粒の核形成と成長の領域の間に、溶融
物の浸透可能な断熱部材を設けている。この断熱部材の
中に結晶ニュクリータ通路を含むことができる。
の実施例においては、物品成型キャビティと除熱部材の
間に介設した結晶粒の核形成と成長の領域の間に、溶融
物の浸透可能な断熱部材を設けている。この断熱部材の
中に結晶ニュクリータ通路を含むことができる。
【００４１】溶融物を重力に反して鋳込型中に注湯する
この発明の実施例においては、鋳込型の充填管が１つ以
上の冷硬部材中の空間から基礎の溶融物ソースに向かっ
て下方に延出している状態で、且つ、充填管から少なく
とも１つの物品成型キャビティ中に導入した溶融物が指
向性凝固するように少なくとも１つの物品成型キャビテ
ィを除熱部材に連通させている状態で、鋳込型を前記１
つ以上の冷硬部材に載置するとともに、溶融物が重力に
反して基礎の溶融物ソースから前記充填管を介して前記
物品成型キャビティ中に注湯されるように物品成型キャ
ビティを減圧する。
この発明の実施例においては、鋳込型の充填管が１つ以
上の冷硬部材中の空間から基礎の溶融物ソースに向かっ
て下方に延出している状態で、且つ、充填管から少なく
とも１つの物品成型キャビティ中に導入した溶融物が指
向性凝固するように少なくとも１つの物品成型キャビテ
ィを除熱部材に連通させている状態で、鋳込型を前記１
つ以上の冷硬部材に載置するとともに、溶融物が重力に
反して基礎の溶融物ソースから前記充填管を介して前記
物品成型キャビティ中に注湯されるように物品成型キャ
ビティを減圧する。
【図１】この発明の１実施例の装置の側面図である。
【図２】柱状結晶粒の鋳物を製造する鋳込型の１つの物
品成型キャビティの部分断面図である。
品成型キャビティの部分断面図である。
【図３】単結晶の鋳物を製造する別の鋳込型の物品成型
キャビティの部分断面図である。
キャビティの部分断面図である。
【図４】断熱スリーブ中の鋳型アゼンブリをインダクシ
ョンコイルの励磁で予熱するこの発明の別の実施例の装
置の側面図である。
ョンコイルの励磁で予熱するこの発明の別の実施例の装
置の側面図である。
【図５】鋳込みと指向性凝固のために冷硬部材に載置し
ている図５の誘導予熱した鋳型アゼンブリの側面図であ
る。
ている図５の誘導予熱した鋳型アゼンブリの側面図であ
る。
１０ 容器 １２ 遷移断熱側壁スリーブ ２０ 冷硬部材 ２２ 鋳物アゼンブリ ３１ 物品成型キャビティ ３６ 成長のキャビティ ３８ 繊維断熱部材
Claims (30)
- 【請求項１】 溶融物鋳込温度よりも高い高温度の耐火
性微粒子を鋳込型の少なくとも１つの物品成型キャビテ
ィ領域の周りに繞設し、前記鋳込型の前記物品成型キャ
ビティ領域を前記耐火性微粒子の熱によって前記溶融物
鋳込温度まで加熱し、前記物品成型キャビティ領域に導
入される溶融物が指向性凝固するように前記物品成型キ
ャビティ領域を除熱部材に連通させ、前記除熱部材に連
通している前記物品成型キャビティ領域に前記溶融物を
導入することから成ることを特徴とする溶融物の指向性
凝固の方法。 - 【請求項２】 前記鋳込型の前記物品成型キャビティ領
域とは別に、前記耐火性微粒子を前記溶融物鋳込温度よ
りも高く予熱し、これら予熱した耐火性微粒子を前記物
品成型キャビティ領域の周りに囲繞することを含むこと
を特徴とする請求項１に記載の溶融物の指向性凝固の方
法。 - 【請求項３】 前記耐火性微粒子を前記鋳込型の前記物
品成型キャビティ領域の周りのその場で前記溶融物鋳込
温度よりも高く予熱し、これら予熱した耐火性微粒子と
前記鋳込型とを冷硬部材に載置することを含むことを特
徴とする請求項１に記載の溶融物の指向性凝固の方法。 - 【請求項４】 前記耐火性微粒子が炭化ケイ素の微粒子
から成ることを特徴とする請求項１に記載の溶融物の指
向性凝固の方法。 - 【請求項５】 前記物品成型キャビティ領域の周りに繞
設した管状蓄熱器に前記耐火性微粒子を内設するととも
に、前記管状蓄熱器をインダクションコイル手段で加熱
することを特徴とする請求項３に記載の溶融物の指向性
凝固の方法。 - 【請求項６】 前記物品成型キャビティ中に増殖する単
結晶を選択するために前記物品成型キャビティ領域と前
記除熱部材との間に介設した鋳型結晶粒の核形成と成長
の領域中に輻射透過性結晶セレクタ部材を設けることを
含むことを特徴とする請求項１に記載の溶融物の指向性
凝固の方法。 - 【請求項７】 前記輻射透過性結晶セレクタ部材が石英
から成ることを特徴とする請求項６に記載の溶融物の指
向性凝固の方法。 - 【請求項８】 前記物品成型キャビティ領域と前記除熱
部材の間に介設した前記鋳型結晶粒の核形成と成長の領
域の間に溶融物の浸透可能な断熱部材を設けることを含
むことを特徴とする請求項１に記載の溶融物の指向性凝
固の方法。 - 【請求項９】 前記溶融物の浸透可能な断熱部材の中に
結晶ニュクリータ通路を具備することを特徴とする請求
項８に記載の溶融物の指向性凝固の方法。 - 【請求項１０】 空間を有する冷硬部材であって、鋳型
の充填管が前記溶融物のソースに係合するように前記冷
硬部材中の前記空間から下方に延出している状態で、前
記鋳込型を前記冷硬部材に載置することを特徴とする請
求項１に記載の溶融物の指向性凝固の方法。 - 【請求項１１】 融解材料を重力に反して前記溶融物ソ
ースから前記充填管を介して前記物品成型キャビティ中
に鋳込みして指向性凝固させるように充分に前記物品成
型キャビティを減圧することを含むことを特徴とする請
求項１０に記載の溶融物の指向性凝固の方法。 - 【請求項１２】 鋳込型の充填管が冷硬部材中の空間か
ら基礎の溶融物ソースに向かって下方に延出している状
態で、且つ、前記充填管から少なくとも１つの物品成型
キャビティ中に導入した溶融物が指向性凝固するように
前記少なくとも１つの物品成型キャビティを除熱部材に
連通させている状態で、前記鋳込型を前記冷硬部材に載
置するとともに、前記溶融物が重力に反して前記基礎の
溶融物ソースから前記充填管を介して前記物品成型キャ
ビティ中に鋳込されるように前記物品成型キャビティを
減圧することから成ることを特徴とする溶融物の指向性
凝固の方法。 - 【請求項１３】 溶融物鋳込温度よりも低い高温度まで
加熱される物品成型キャビティ領域を有するとともに前
記物品成型キャビティ中で溶融物を指向性凝固させる鋳
込型と、前記物品成型キャビティに連通させて、前記溶
融物が指向性凝固するように前記物品成型キャビティ中
の前記溶融物から熱を除去する除熱部材と、前記物品成
型キャビティ領域の周りに繞設するとともに、前記物品
成型キャビティ領域を指向性凝固に適した温度まで加熱
するために鋳込みすべき材料の融解温度よりも高い温度
まで加熱される微粒子とを具備することを特徴とする溶
融物の指向性凝固の装置。 - 【請求項１４】 前記微粒子を前記溶融物鋳込温度より
も高く加熱する手段を具備することを特徴とする請求項
１３に記載の溶融物の指向性凝固の装置。 - 【請求項１５】 前記鋳込型の前記物品成型キャビティ
の周りのその場で前記微粒子を加熱するインダクション
コイル手段を具備することを特徴とする請求項１３に記
載の溶融物の指向性凝固の装置。 - 【請求項１６】 前記微粒子が炭化ケイ素の微粒子から
成ること特徴とする請求項１３に記載の溶融物の指向性
凝固の装置。 - 【請求項１７】 前記微粒子は、前記物品成型キャビテ
ィの周りに繞設して前記インダクションコイル手段で高
温度まで加熱される管状蓄熱器に内設していることを特
徴とする請求項１３に記載の溶融物の指向性凝固の装
置。 - 【請求項１８】 前記鋳込型は、前記物品成型キャビテ
ィと前記冷硬部材とに連通させた結晶粒の核形成と成長
のキャビティを具備し、前記結晶粒の核形成と成長の領
域中に輻射透過性結晶セレクタ部材を設けるとともに、
前記輻射透過性結晶セレクタ部材は、前記物品成型キャ
ビティ中に増殖する単結晶を選択するのに有効な通路を
具備していることを特徴とする請求項１３に記載の溶融
物の指向性凝固の装置。 - 【請求項１９】 前記輻射透過性結晶セレクタ部材が石
英から成ることを特徴とする請求項１８に記載の溶融物
の指向性凝固の装置。 - 【請求項２０】 前記鋳込型は、１つ以上の物品成型キ
ャビティと前記冷硬部材とに連通させた結晶粒の核形成
と成長のキャビティと、前記結晶粒の核形成と成長のキ
ャビティと前記冷硬部材との間に介設した溶融物の浸透
可能な断熱部材と、を具備することを特徴とする請求項
１３に記載の溶融物の指向性凝固の装置。 - 【請求項２１】 前記溶融物の浸透可能な断熱部材の中
に結晶セレクタ通路を具備することを特徴とする請求項
２０に記載の溶融物の指向性凝固の装置。 - 【請求項２２】 前記除熱材が空間を有する冷硬部材か
ら成るとともに、前記鋳込型は、前記溶融物のソースに
係合するように前記環状冷硬部材中の前記空間から下方
に延出している充填管を具備することを特徴とする請求
項１３に記載の溶融物の指向性凝固の装置。 - 【請求項２３】 前記溶融物を前記溶融物ソースから前
記充填管を介して前記物品成型キャビティ中に吸引して
指向性凝固するように充分に前記物品成型キャビティを
減圧する手段を具備することを特徴とする請求項２２に
記載の溶融物の指向性凝固の装置。 - 【請求項２４】 鋳込型の充填管が冷硬部材中の空間か
ら基礎の溶融物ソースに向かって下方に延出している状
態で、且つ、前記充填管から少なくとも１つ以上の物品
成型キャビティ中に導入した溶融物が指向性凝固するよ
うに前記少なくとも１つ以上の物品成型キャビティを除
熱部材に連通させている状態で、前記冷硬部材に載置し
た前記鋳込型と、前記溶融物が重力に反して前記基礎の
溶融物ソースから前記充填管を介して前記物品成型キャ
ビティ中に鋳込されるように前記物品成型キャビティを
減圧する手段と、を具備することを特徴とする溶融物の
指向性凝固の装置。 - 【請求項２５】 鋳物を形成する形状を有する少なくと
も１つの物品成型キャビティと、前記物品成型キャビテ
ィに連通させた結晶粒の核形成と成長のキャビティと、
前記結晶粒の核形成と成長のキャビティに内設した輻射
透過性結晶セレクタ部材であって、前記物品成型キャビ
ティ中の溶融物を介して増殖するように前記結晶粒の核
形成と成長のキャビティ中で核形成した単一の結晶粒を
選択する通路を有する前記輻射透過性結晶セレクタ部材
とを具備する単結晶の鋳込型を有することを特徴とする
溶融物の指向性凝固の装置。 - 【請求項２６】 前記輻射透過性結晶セレクタ部材が石
英から成ることを特徴とする請求項２５に記載の溶融物
の指向性凝固の装置。 - 【請求項２７】 前記輻射透過性結晶セレクタ部材が、
前記結晶粒の核形成と成長のキャビティを横切って架設
した穿孔プレートから成ることを特徴とする請求項２５
に記載の溶融物の指向性凝固の装置。 - 【請求項２８】 鋳物を形成する形状を備えた少なくと
も１つの物品成型キャビティと前記物品成型キャビティ
に連通させた結晶粒の核形成と成長のキャビティとを有
する鋳型と、前記鋳型に係合するとともに前記結晶粒の
核形成と成長のキャビティに連通させた除熱部材と、前
記結晶粒の核形成と成長のキャビティと前記除熱部材と
の間に介設した溶融物の浸透可能な断熱部材と、を具備
することを特徴とする指向性凝固の装置。 - 【請求項２９】 前記溶融物の浸透可能な断熱部材が繊
維の断熱材から成ることを特徴とする請求項２８に記載
の指向性凝固の装置。 - 【請求項３０】 更に、前記結晶粒の核形成と成長のキ
ャビティ中の前記溶融物の浸透可能な断熱部材と前記物
品成型キャビティとの間に設けた輻射透過性結晶セレク
タ部材を具備することを特徴とする請求項２８に記載の
指向性凝固の装置。
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