KR20010040138A - 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법 및 그의 제품과,방향성 응고 용해로 - Google Patents

액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법 및 그의 제품과,방향성 응고 용해로 Download PDF

Info

Publication number
KR20010040138A
KR20010040138A KR1020000061812A KR20000061812A KR20010040138A KR 20010040138 A KR20010040138 A KR 20010040138A KR 1020000061812 A KR1020000061812 A KR 1020000061812A KR 20000061812 A KR20000061812 A KR 20000061812A KR 20010040138 A KR20010040138 A KR 20010040138A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight percent
aluminum
directional solidification
copper
similar
Prior art date
Application number
KR1020000061812A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100762039B1 (ko
Inventor
지글리오티마이클프란시스자비에르이세
황쉬친
피터슨로저존
자오지쳉
Original Assignee
제이 엘. 차스킨, 버나드 스나이더, 아더엠. 킹
제너럴 일렉트릭 캄파니
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 제이 엘. 차스킨, 버나드 스나이더, 아더엠. 킹, 제너럴 일렉트릭 캄파니 filed Critical 제이 엘. 차스킨, 버나드 스나이더, 아더엠. 킹
Publication of KR20010040138A publication Critical patent/KR20010040138A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100762039B1 publication Critical patent/KR100762039B1/ko

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/025—Casting heavy metals with high melting point, i.e. 1000 - 1600 degrees C, e.g. Co 1490 degrees C, Ni 1450 degrees C, Mn 1240 degrees C, Cu 1083 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/04—Influencing the temperature of the metal, e.g. by heating or cooling the mould
    • B22D27/045—Directionally solidified castings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법은 응고 전방부에서 향상된 응고 특성을 제공한다. 이러한 방법에 있어서, 주형은 용융 금속으로 충전되고, 응고 계면은 냉각 액체내에 주형이 점차 잠기게 함으로써 용융 금속을 통과하게 된다. 냉각 액체는 공정 또는 유사 금속 조성물이다. 방향성 응고 용해로는 가열 용해로, 액체 냉각 용탕 및 주형 위치 결정 장치를 포함한다. 가열 용해로는 용융 금속을 수납하는 가열된 주형이 용해로로부터 하강되는 개방 단부를 구비한다. 액체 냉각 용탕은 용해로의 개방 단부 아래에 위치된 용융 공정 또는 유사 금속 조성물을 포함한다. 주형 위치 결정 장치는 용해로로부터 개방 단부를 관통하여 가열된 주형을 점차적으로 하강시키고, 주형을 액체 냉각 용탕내에 잠기게 한다.

Description

액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법 및 그의 제품과, 방향성 응고 용해로{LIQUID METAL COOLED DIRECTIONAL SOLIDIFICATION PROCESS}
본 발명은 액체 금속 냉각식 방향성 응고 주조 방법에 관한 것으로, 특히 주물 초내열 합금(superalloy)을 위한 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법에 관한 것이다.
조성 이외에, 초내열 합금의 결정 입자(grain) 특성은 초내열 합금 성질을 결정한다. 예를 들면, 초내열 합금의 강도는 입자 사이즈에 의해 부분적으로 결정된다. 고온에서, 변형 방법은 제어된 확산이며, 입계(grain boundary)를 따른 확산은 입자내에서 보다 훨씬 크다. 따라서, 고온에서, 조대-입자 사이즈 조직은 미세 입자 조직보다 보다 강할 수 있다. 일반적으로, 인가된 응력의 방향에 수직하게 배향된 입계에서 균열이 시작된다. 주물의 긴 축에 실질적으로 평행하게 정렬된 일방향성 결정을 갖는 세장형의 주상 조직(columnar structure)을 생성하도록 초내열 합금을 주조함으로써, 주 응력축에 수직한 입계를 감소시킬 수 있다. 더욱이, 초내열 합금의 단결정 주물을 제조함으로써, 입계 균열 모드는 대부분 전체적으로 제거될 수 있다.
방향성 응고는 주상 및 단결정 성장 조직을 갖는 터빈 블레이드 등을 제조하기 위한 방법이다. 일반적으로, 바람직한 단결정 성장 조직은 부품을 규정하는 수직으로 배치된 주형의 베이스에서 생성된다. 다음에, 단결정 응고 전방부는 이동하는 열 구배의 영향하에서 조직을 통하여 진행된다.
방향성 응고 동안에, 니켈, 코발트 또는 철계 초내열 합금의 결정은 "수지상(dendritic)" 형태로 특징지어 진다. 수지상은 형성 고체가 미세 가지형 침(needles)의 배열로서 여전히 용융 액체내로 연장하는 곳에서의 결정 성장의 형태를 지칭한다. 응고 방향에서 침 사이의 간격은 "1차 수지상 아암 간격(primary dendrite arm spacing)"으로 불린다. 온도 구배는 진행하는 응고 전방부의 전방에 영향을 미쳐 기생성(parasitic) 수지상 입자의 핵생성 및 성장을 방지하여야 한다. 요구되는 온도 구배의 크기는 응고 속도에 비례한다. 이러한 이유에서, 시간당 1센티미터 내지 몇 센티미터의 비율과 유사할 수 있는 응고 전방부의 변위 속도는 주위 깊게 제어되어야 한다. 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법은 이러한 요구를 충족하도록 개발되었다. 하나의 방법에 있어서, 가열될 합금 재료는 먼저 가열 영역을 통과한 후에, 냉각 영역내로 이동한다. 가열 영역은 유도 코일 또는 저항 가열기로 구성될 수 있는 반면에, 냉각 영역은 액체 금속 용탕(bath)으로 구성된다. 다른 방법에 있어서, 액체 금속 용탕은 복잡한 제품의 주물을 위해 개선된 평판형 응고 전방부를 제공하도록 가열 및 냉각용 모두에 이용된다.
액체 금속 용탕용으로 통상 사용되는 금속은 700℃보다 낮은 융점을 갖는 금속을 포함한다. 700℃보다 낮은 융점을 갖는 금속은 리튬(186℃), 나트륨(98℃), 마그네슘(650℃), 알루미늄(660℃), 칼륨(63℃), 아연(419℃), 갈륨(30℃), 셀렌(220℃), 루비듐(39℃), 카드뮴(320℃), 인듐(156℃), 주석(232℃), 안티몬(630℃), 텔루르(450℃), 세슘(28℃), 수은(-39℃), 탈륨(300℃), 납(327℃) 및 비스무스(276℃)를 포함한다. 리튬, 나트륨, 칼륨 및 세슘은 인화성이 높고, 액체 금속 용탕으로 사용하는 경우에 안전성의 문제가 있다. 마그네슘, 칼슘, 아연, 카드뮴, 안티몬, 비스무스 및 수은은 낮은 증기압을 갖는다. 이들은 기화하여 주물 합금 및 용해로를 오염시킨다. 셀렌, 카드뮴, 텔루르, 수은, 탈륨 및 납은 독성이 있다. 갈륨 및 인듐은 고가이다. 알루미늄 및 주석이 냉각제로 바람직하다. 주석은 알루미늄보다 무겁고, 고가이며, 주석은 주형을 통과하는 경우에 초내열 합금을 오염시킬 것이다. 알루미늄은 대부분의 초내열 합금의 구성 성분이므로 오염시키지 않지만, 알루미늄의 융점이 주석보다 높다. 주물과 냉각제 사이의 열전달은 온도차의 함수이기 때문에, 액체 주석이 액체 알루미늄보다 주물로부터 열을 제거하는데 양호하다.
주석과 알루미늄의 장점, 즉 알루미늄보다 낮은 융점 및 주석보다 작은 밀도 및 비용을 갖는 액체 금속 냉각 방향성 응고 방법용 냉각제를 찾아낼 필요가 있다.
본 발명은 응고 전방부에서 향상된 응고 특성을 제공하는 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법에 관한 것이다. 이러한 방법에 있어서, 주형은 용융 금속으로 충전되고, 응고 계면은 냉각 액체내에 주형이 점차 잠기게 함으로써 용융 금속을 통과하게 된다. 냉각 액체는 공정 또는 유사 금속 조성물이다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 가열 용해로, 액체 냉각 용탕 및 주형 위치 결정 장치를 포함하는 방향성 응고 용해로에 관한 것이다. 가열 용해로는 용융 금속을 수납하는 가열된 주형이 용해로로부터 하강되는 개방 단부를 구비한다. 액체 냉각 용탕은 용해로의 개방 단부 아래에 위치된 용융 공정 또는 유사 금속 조성물을 포함한다. 주형 위치 결정 장치는 용해로로부터 개방 단부를 관통하여 가열된 주형을 점차적으로 하강시키고, 주형을 액체 냉각 용탕내에 잠기게 한다.
도 1은 방향성 응고 방법을 수행하기 위한 용해로의 개략적인 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 방향성 응고 용해로 12 : 저항 가열식 흑연 스트립
14 : 용해로 박스 16 : 주형
18 : 주형 위치 결정 장치 20 : 금속 냉각 용탕
22 : 도가니
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "초내열 합금(superalloy)"은 고온에서 우수한 강도 및 내산화성을 갖는 니켈, 코발트 또는 철계 내열 합금을 칭한다. 초내열 합금은 표면 안정성을 부여하기 위해 크롬을 함유하고, 강화 목적으로 몰리브덴, 텅스텐, 콜럼븀(columbium), 티타늄 또는 알루미늄 등의 하나 또는 그 이상의 보다 작은 물질을 포함할 수 있다. 초내열 합금의 물리적 성질은 가스 터빈 구성 요소의 제조에 특히 유용하다.
방향성 응고 용해로의 냉각 용탕용으로 만족할 만한 금속은 주물 금속 합금의 융점보다 상당히 낮은 융점 및 높은 열전도성을 가져야 한다. 이 금속은 화학적으로 불활성이고, 낮은 증기압을 가져야 한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 조성물은 적당한 비용으로 보다 높은 열 구배를 제공하는 액체 금속 냉각식 방향성 응고 용해로의 냉각 용탕용으로 제공된다. 본 발명의 실시예는 주석의 몇몇 단점을 갖지 않는 낮은 융점을 제공하는 알루미늄을 갖는 이원 및 삼원 공정(eutectics)에 기초한 합금 조성물을 제공한다.
공정 혼합물은 동일 금속의 어떤 혼합물의 가장 낮은 융점의 특징을 갖는 비율로 금속을 조합한 것이다. 공정점은 공정 혼합물이 액상으로 존재할 수 있는 가장 낮은 온도이다. 공정점은 구성 성분의 비율을 변화시킴으로써 얻을 수 있는 둘 또는 그 이상의 금속의 용액에서 합금의 가장 낮은 융점이다. 공정 합금은 동일 금속의 다른 조합에 비하여 한정된 최저의 융점을 갖는다.
도 1에 있어서, 방향성 응고 용해로(10)는 차폐된 용해로 박스(14)내에 저항 가열식 흑연 스트립(12)에 의해 가열된다. 세라믹 셸 주형(16)은 주형 위치 결정 장치(18)에 의해 용해로 박스(14)내에 위치된다. 방향성 응고는 초내열 합금을 함유하는 주형(16)을 가열된 용해로 박스(14)에서 액체 금속 냉각 용탕(20)내로 하강시킴으로써 수행된다. 가열기는 주물내로 열을 향하게 하며, 냉각 용탕(20)은 주물로부터 열을 제거하여, 응고가 주형내에 하부로부터 상부까지 진행한다. 액체 냉각 용탕(20)은 금속 또는 내화물의 도가니(22)내에 수납된다. 액체 냉각 용탕(20)은 본 발명에 따른 냉각 매체로 작용하는 공정 금속 조성물이다.
본 발명의 예시적인 냉각 용탕 합금은 구리, 게르마늄, 마그네슘 또는 실리콘을 갖는 알루미늄의 이원 공정과, 구리 및 게르마늄, 구리 및 마그네슘, 구리 및 실리콘 또는 마그네슘 및 실리콘을 갖는 삼원 공정을 포함한다. 일부 적합한 합금이 하기 표 1에 나열되어 있다.
합금 타입 융점(℃) 알루미늄 구리 게르마늄 마그네슘 실리콘
660 100
이원 548 67.3 32.7
이원 420 48.4 51.6
이원 450 64 36
이원 437 33 67
이원 577 87.4 12.6
삼원 〈420 21 24 55
삼원 507 60.8 33.1 6.1
의사 이원 518 66.1 23.9 10
삼원 524 67.7 27 5.3
삼원 449 46.5 51 2.5
삼원 419 46 52 2
삼원 550 81 4.3 14.7
삼원 444 67.8 32 0.2
삼원 445 65.8 34 0.2
삼원 434 34.7 65 0.3
상기 표 1에 있어서, 구성 성분은 중량비로 표시된다. 표 1은 게르마늄 및 마그네슘이 가장 낮은 융점을 제공한다는 것을 보여준다. 그러나, 증기압을 고려하여야 하기 때문에, 바람직한 합금은 524℃의 융점을 갖는 알루미늄-구리-실리콘 삼원 공정과, 420℃보다 작은 융점을 갖는 알루미늄-구리-게르마늄 삼원 공정을 포함한다.
알루미늄-구리-실리콘 삼원 공정은 약 22 중량비 내지 약 32 중량비의 구리와, 약 2 중량비 내지 약 8 중량비의 실리콘과, 나머지의 알루미늄을 포함할 수 있다. 바람직하게, 이 공정 또는 유사 공정은 약 24 중량비 내지 약 30 중량비의 구리와, 약 3 중량비 내지 약 7 중량비의 실리콘과, 나머지의 알루미늄을 포함하며, 보다 바람직하게는 약 25.5 중량비 내지 약 28.5 중량비의 구리와, 약 4 중량비 내지 약 6 중량비의 실리콘과, 나머지의 알루미늄을 포함한다.
알루미늄-구리-게르마늄 삼원 공정 또는 유사 공정은 약 19 중량비 내지 약 34 중량비의 구리와, 약 45 중량비 내지 약 65 중량비의 게르마늄과, 나머지의 알루미늄을 포함할 수 있다. 바람직하게, 이 공정 또는 유사 공정은 약 21 중량비 내지 약 27 중량비의 구리와, 약 52 중량비 내지 약 58 중량비의 게르마늄과, 나머지의 알루미늄을 포함하며, 보다 바람직하게 약 22.5 중량비 내지 약 25.5 중량비의 구리와, 약 53.5 중량비 내지 약 56.5 중량비의 게르마늄과, 나머지의 알루미늄을 포함한다.
이 공정 또는 유사 공정의 합금은 합금 성분을 주괴(ingots)내에 용융하여 주조함으로써 방향성 응고 용해로의 외측에 주괴로 준비될 수 있다. 또는, 이 공정 또는 유사 공정의 합금은 도가니(22)내에서 구성 성분을 용융함으로써 원위치에 준비될 수 있다.
작업에 있어서, 용해로 박스(14)는 충분히 높은 온도로 사전 가열되어 셸 주형(16)내의 합금이 용융되는 것을 보증한다. 다음에, 주형(16)은 주형 위치 결정 장치(18)를 통하여 규정 속도로 액체 공정 금속 냉각제(20)내로 하강된다. 고체-액체 계면은 열이 합금으로부터 셸 주형(16)내로 전도되고, 공정 냉각 금속에 의해 멀리 운반됨에 따라 상부 방향으로 전진한다. 주괴는 합금이 냉각 용탕(20)내로 잠기게 함으로써 충분히 냉각된 후에 완전히 형성된다.
실시예 1
하기 실시예 1은 알루미늄 금속 냉각 용탕을 사용하여 수행된 방향성 응고 방법을 도시하고 있다. 이러한 방법에 있어서, 터빈 블레이드 주물은 AISI 309 스테인레스강(Fe-13.5중량% Ni, 23중량% Cr, 0.2중량% C)으로 제조된 주형으로 우선 주조된다. 주형 및 주물은 0.5cm/분의 속도로 용융 알루미늄의 용탕내로 하강된다. 용융 알루미늄의 온도는 710℃, 즉 순수 알루미늄의 융점 위로 약 50℃에서 유지된다. 주조 부품에서 측정된 온도 구배는 90℃/cm이다. 용융 알루미늄내로의 스테인레스강 주형의 측정된 용해 속도는 0.001mm/시간이다.
실시예 2
터빈 블레이드 주물은 용융 금속 알루미늄(12중량% Si)의 냉각 용탕을 사용하는 액체 금속 냉각 방법에 의해 제조된다. 터빈 블레이드 주물은 AISI 309 스테인레스강 주형에서 주조되며, 용융 이원 공정 합금 알루미늄의 냉각 용탕내로 0.5mm/분의 속도로 하강된다. 용융 합금 냉각 용탕의 온도는 625℃, 즉 합금의 577℃의 융점 위로 약 50℃에서 유지된다. 주조 부품내의 온도 구배는 103℃/cm로, 실시예 1의 기본 경우보다 5% 향상되었다. 용융 알루미늄 합금내로의 스테인레스강 용기의 측정된 용해 속도는 0.0002mm/시간으로, 실시예 1에 비하여 용해 속도가 5배 감소하였다.
실시예 3
터빈 블레이드 주물은 용융 금속 알루미늄(27중량% Cu, 5.3중량% Si)의 냉각 용탕을 사용하는 액체 금속 냉각 방법에 의해 제조된다. 터빈 블레이드 주물은 AISI 309 스테인레스강 주형에서 주조되며, 용융 삼원 공정 합금 알루미늄의 냉각 용탕내로 0.5mm/분의 속도로 하강된다. 용융 합금 냉각 용탕의 온도는 575℃, 즉 합금의 524℃의 융점 위로 약 50℃에서 유지된다. 주조 부품내의 온도 구배는 106℃/cm로, 실시예 1의 기본 경우보다 8% 향상되었다. 용융 알루미늄 합금내로의 스테인레스강 용기의 측정된 용해 속도는 0.0001mm/시간으로, 실시예 1에 비하여 용해 속도가 5배 감소하였다.
실시예는 본 발명의 실시예의 공정 합금 금속 냉각 용탕으로 얻을 수 있는 향상된 냉각 특성을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시예가 설명되었지만, 본 발명은 변경 및 변화의 가능성이 있으며, 그에 따라 이러한 실시예의 세밀하고 상세한 기술에 한정되지는 않는다. 본 발명은 하기의 청구범위의 범위내에 있는 변화 및 변경을 포함한다.
본 발명에 따르면, 액체 금속 냉각식 방향성 응고 주조 방법에 있어서, 용융 금속 알루미늄(12중량% Si)의 냉각 용탕 및 용융 금속 알루미늄(27중량% Cu, 5.3중량% Si)의 냉각 용탕을 사용하여 순수 알루미늄의 용탕을 사용하는 경우보다 주조 부품내의 온도 구배를 향상시키고, 용융 알루미늄 합금내로의 스테인레스강 용기의 용해 속도를 감소시킬 수 있다.

Claims (24)

  1. 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법에 있어서,
    주형을 용융 금속으로 충전시키는 단계와,
    상기 주형을 냉각 액체 공정(cooling liquid eutectic) 또는 유사 금속 조성물내에 잠기게 하는 단계를 포함하는
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 알루미늄-구리-실리콘 공정 또는 유사 공정이나, 알루미늄-구리-게르마늄 공정 또는 유사 공정인
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 22 중량비 내지 약 32 중량비의 구리 및 약 2 중량비 내지 약 8 중량비의 실리콘을 갖는 알루미늄을 포함하는
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 24 중량비 내지 약 30 중량비의 구리 및 약 3 중량비 내지 약 7 중량비의 실리콘을 갖는 알루미늄을 포함하는
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 25.5 중량비 내지 약 28.5 중량비의 구리 및 약 4 중량비 내지 약 6 중량비의 실리콘을 갖는 알루미늄을 포함하는
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 19 중량비 내지 약 34 중량비의 구리 및 약 45 중량비 내지 약 65 중량비의 게르마늄을 갖는 알루미늄을 포함하는
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 21 중량비 내지 약 27 중량비의 구리 및 약 52 중량비 내지 약 58 중량비의 게르마늄을 갖는 알루미늄을 포함하는
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 22.5 중량비 내지 약 25.5 중량비의 구리 및 약 53.5 중량비 내지 약 56.5 중량비의 게르마늄을 갖는 알루미늄을 포함하는
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 구리, 게르마늄, 마그네슘 또는 실리콘을 갖는 알루미늄의 이원 공정 또는 유사 공정인
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 ① 구리 및 마그네슘을 갖는 알루미늄 또는 ② 마그네슘 및 실리콘을 갖는 알루미늄의 삼원 공정 또는 유사 공정인
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 주형은 상기 냉각 액체내에 점차 감기게 되어 응고 계면이 상기 용융 금속을 통과하게 하는
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  12. 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법에 있어서,
    주형내에 금속의 액체 온도 이상의 온도로 고온 영역을 유지하는 단계와,
    액체 공정 또는 유사 금속 조성물을 포함하는 냉각 영역을 상기 금속의 고상선 온도 이하의 온도로 유지하는 단계와,
    상기 주형내에서 상기 금속을 통하여 응고 계면이 이동하도록 상기 고온 영역으로부터 상기 저온 영역내에까지 차츰 상기 주형을 내보내어 상기 금속으로부터 주물을 형성하는 단계를 포함하는
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 알루미늄-구리-실리콘 공정 또는 유사 공정이나, 알루미늄-구리-게르마늄 공정 또는 유사 공정인
    액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법.
  14. 방향성 응고 용해로에 있어서,
    용융 금속을 수납한 가열된 주형이 빠져나가게 하는 하부 개방 단부를 갖는 가열 용해로와,
    상기 용해로의 상기 개방 단부 아래에 배치된 용융 공정 또는 유사 금속 조성물을 포함하는 액체 냉각 용탕과,
    상기 주형을 상기 용해로로부터 상기 개방 단부를 통하여 점진적으로 하강시키고, 상기 주형을 상기 액체 냉각 용탕내에 잠기게 하기 위해 상기 주형을 지지하는 주형 위치 결정 장치를 포함하는
    방향성 응고 용해로.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 알루미늄-구리-실리콘 공정 또는 유사 공정이나, 알루미늄-구리-게르마늄 공정 또는 유사 공정인
    방향성 응고 용해로.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 22 중량비 내지 약 32 중량비의 구리 및 약 2 중량비 내지 약 8 중량비의 실리콘을 갖는 알루미늄을 포함하는
    방향성 응고 용해로.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 24 중량비 내지 약 30 중량비의 구리 및 약 3 중량비 내지 약 7 중량비의 실리콘을 갖는 알루미늄을 포함하는
    방향성 응고 용해로.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 25.5 중량비 내지 약 28.5 중량비의 구리 및 약 4 중량비 내지 약 6 중량비의 실리콘을 갖는 알루미늄을 포함하는
    방향성 응고 용해로.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 19 중량비 내지 약 34 중량비의 구리 및 약 45 중량비 내지 약 65 중량비의 게르마늄을 갖는 알루미늄을 포함하는
    방향성 응고 용해로.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 21 중량비 내지 약 27 중량비의 구리 및 약 52 중량비 내지 약 58 중량비의 게르마늄을 갖는 알루미늄을 포함하는
    방향성 응고 용해로.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 약 22.5 중량비 내지 약 25.5 중량비의 구리 및 약 53.5 중량비 내지 약 56.5 중량비의 게르마늄을 갖는 알루미늄을 포함하는
    방향성 응고 용해로.
  22. 제 14 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 구리, 게르마늄, 마그네슘 또는 실리콘을 갖는 알루미늄의 이원 공정 또는 유사 공정인
    방향성 응고 용해로.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 공정 또는 유사 금속 조성물이 ① 구리 및 마그네슘을 갖는 알루미늄 또는 ② 마그네슘 및 실리콘을 갖는 알루미늄의 삼원 공정 또는 유사 공정인
    방향성 응고 용해로.
  24. 제 1 항의 방법에 따라 제조된 제품.
KR1020000061812A 1999-10-25 2000-10-20 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법 및 그의 제품과, 방향성 응고 노 KR100762039B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/425,307 1999-10-25
US09/425,307 US6276433B1 (en) 1999-10-25 1999-10-25 Liquid metal cooled directional solidification process

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20010040138A true KR20010040138A (ko) 2001-05-15
KR100762039B1 KR100762039B1 (ko) 2007-09-28

Family

ID=23685992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020000061812A KR100762039B1 (ko) 1999-10-25 2000-10-20 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법 및 그의 제품과, 방향성 응고 노

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6276433B1 (ko)
EP (1) EP1095721B1 (ko)
JP (1) JP4629208B2 (ko)
KR (1) KR100762039B1 (ko)
DE (1) DE60017666T2 (ko)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6932145B2 (en) 1998-11-20 2005-08-23 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for production of a cast component
US7343960B1 (en) 1998-11-20 2008-03-18 Rolls-Royce Corporation Method and apparatus for production of a cast component
US6622774B2 (en) 2001-12-06 2003-09-23 Hamilton Sundstrand Corporation Rapid solidification investment casting
US8906170B2 (en) * 2008-06-24 2014-12-09 General Electric Company Alloy castings having protective layers and methods of making the same
US20090314452A1 (en) * 2008-06-24 2009-12-24 Garlock Robert M Method of casting metal articles
US20100147481A1 (en) * 2008-12-15 2010-06-17 General Electric Company Methods of manufacturing casted articles, and systems
US8307881B2 (en) * 2009-01-06 2012-11-13 General Electric Company Casting molds for use in directional solidification processes and methods of making
CN102069176B (zh) * 2009-11-25 2012-10-03 中国科学院金属研究所 一种液态金属冷却定向凝固工艺
CN102051668B (zh) * 2010-11-04 2012-07-04 西北工业大学 105K/cm温度梯度定向凝固装置及定向凝固方法
US8752611B2 (en) 2011-08-04 2014-06-17 General Electric Company System and method for directional casting
US8809123B2 (en) * 2012-06-05 2014-08-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Three dimensional integrated circuit structures and hybrid bonding methods for semiconductor wafers
US9048283B2 (en) 2012-06-05 2015-06-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Hybrid bonding systems and methods for semiconductor wafers
CN107649665A (zh) * 2017-09-26 2018-02-02 吉林大学 通过定向凝固的方法制备t91耐热钢的工艺
KR102060047B1 (ko) 2017-11-14 2019-12-27 한국생산기술연구원 방향성응고조직 구현 적층공정 기술
CN112157245B (zh) * 2020-09-03 2022-03-29 中国科学院金属研究所 利用lmc定向凝固技术制备大尺寸定向叶片过程中定向柱晶晶粒控制方法
CN113692198B (zh) * 2021-08-26 2022-07-19 哈尔滨铸鼎工大新材料科技有限公司 一种硅铝合金内置冷却结构及其成型方法
CN113846278B (zh) * 2021-09-23 2022-06-21 哈尔滨工业大学 一种利用固态相变制备定向TiAl基合金装置制备定向TiAl基合金的方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3915761A (en) * 1971-09-15 1975-10-28 United Technologies Corp Unidirectionally solidified alloy articles
US3763926A (en) * 1971-09-15 1973-10-09 United Aircraft Corp Apparatus for casting of directionally solidified articles
FR2361181A1 (fr) * 1976-08-11 1978-03-10 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procede et appareillage pour le moulage de pieces de forme en materiau composite refractaire
US4108236A (en) * 1977-04-21 1978-08-22 United Technologies Corporation Floating heat insulating baffle for directional solidification apparatus utilizing liquid coolant bath
US4190094A (en) * 1978-10-25 1980-02-26 United Technologies Corporation Rate controlled directional solidification method
DE3713401C1 (de) * 1987-04-21 1988-03-10 Korf Engineering Gmbh Verfahren zur Abkuehlung erwaermten Materials und Vorrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens
JPH06170582A (ja) * 1992-11-30 1994-06-21 Showa Alum Corp 低温ろう付用アルミニウム合金ろう材
DE4321640C2 (de) * 1993-06-30 1998-08-06 Siemens Ag Verfahren zum gerichteten Erstarren einer Metallschmelze und Gießvorrichtung zu seiner Durchführung
JP3209099B2 (ja) * 1996-07-08 2001-09-17 三菱マテリアル株式会社 鋳造装置、鋳造方法およびタービン翼
DE19730637A1 (de) * 1997-07-17 1999-01-21 Ald Vacuum Techn Gmbh Verfahren zum gerichteten Erstarren einer Metallschmelze und Gießvorrichtung zu seiner Durchführung

Also Published As

Publication number Publication date
US6276433B1 (en) 2001-08-21
DE60017666D1 (de) 2005-03-03
EP1095721A1 (en) 2001-05-02
EP1095721B1 (en) 2005-01-26
JP2001170757A (ja) 2001-06-26
JP4629208B2 (ja) 2011-02-09
KR100762039B1 (ko) 2007-09-28
DE60017666T2 (de) 2005-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100762039B1 (ko) 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법 및 그의 제품과, 방향성 응고 노
McCartney et al. Measurements of cell and primary dendrite arm spacings in directionally solidified aluminium alloys
CN111364096B (zh) 基底触发单晶高温合金定向凝固工艺
Wang et al. A high thermal gradient directional solidification method for growing superalloy single crystals
WO2007122736A1 (ja) 鋳造方法及び装置
JP5857917B2 (ja) Ｎｉ基超合金の鋳塊の製造方法
Ma et al. Innovations in casting techniques for single crystal turbine blades of superalloys
US4202400A (en) Directional solidification furnace
Erickson Polycrystalline cast superalloys
Fulin et al. Microstructure and segregation behavior of Rene88DT alloy prepared by ESR-CDS
US4289570A (en) Seed and method for epitaxial solidification
KR100718405B1 (ko) 주물의 횡방향 입자 크기 제어 방법, 주조 주상 제품과 및 액체 금속 냉각식 방향성 응고 방법
US3939895A (en) Method for casting directionally solidified articles
US3942581A (en) Method and apparatus for casting directionally solidified articles
US4213497A (en) Method for casting directionally solidified articles
US3783032A (en) Method for producing directionally solidified nickel base alloy
JP7187864B2 (ja) 合金の製造方法
JPS62252658A (ja) 微細な等軸晶組織を有する高密度インゴツトの製造方法
JP2003094151A (ja) Ｎｉ基合金用連続鋳造用パウダーおよび連続鋳造方法
US4372789A (en) Directionally strengthened copper alloy parts for a gas turbine
Liu et al. Refinement mechanism of Bi addition on the microstructure of rapidly solidified Sn-3.5 Ag eutectic solder for microelectronic packaging
Walter Some effects of composition on preparation of amorphous alloys
JP5109068B2 (ja) 一方向凝固方法及び装置
RU2185929C2 (ru) Способ получения отливок с монокристаллической структурой и изделие, полученное этим способом
Halali et al. Effects of flux additions on inclusion removal and microstructure in electron beam button melting of Udimet 720

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120905

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130909

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140905

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150904

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160908

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170911

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180903

Year of fee payment: 12