本發明涉及單晶制備，具體涉及一種單晶葉片的二次取向控制方法。

背景技術：

1、渦輪葉片作為航空發動機核心部件，長期在高溫、高壓、高轉速環境中工作，接受復雜應力應變考驗，是工況最為惡劣的航空零部件，隨著發動機推重比的不斷提高，單晶葉片被廣泛地用作航空發動機和工業燃氣輪機。單晶高溫合金葉片基本上消除了全部晶界，具有優良的高溫性能，作為單晶高溫合金葉片，一般具有明顯的各向異性。由于葉片主要受到軸向較大的離心力作用，單晶葉片一般只控制一次取向（一次枝晶生長方向），也就是單晶葉片取向與葉片主應力軸之間的偏離，通常情況下，不對二次取向（二次枝晶方向）進行控制。但由于單晶葉片其形狀復雜，不同部位存在溫度梯度仍會產生不同取向的載荷應力。有研究表明：優化單晶葉片二次取向，能夠提升單晶葉片的抗疲勞性能?？刂贫稳∠?，可減小葉片葉尖區域疲勞裂紋擴展傾向，提高合金疲勞裂紋長大的抗力，同時能夠在不增加其他成本的情況下提高合金的抗疲勞性能，因此單晶渦輪葉片二次取向控制具有重要的意義。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種單晶葉片的二次取向控制方法。本發明通過特定取向籽晶的制備、模具設計、組合工藝實現單晶葉片的一、二次取向控制。保證葉片單晶完整性的同時，實現了單晶葉片的的一二次取向精準控制。

2、本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

3、本發明的目的是提供一種單晶葉片的二次取向控制方法，包括如下步驟：

4、（1）檢查單晶試棒的單晶完整性，用勞埃法測量標定所述單晶試棒一次取向、二次取向，用線切割制得籽晶；

5、所述籽晶為長方體，其中所述長方體的長度方向為[001]，頂面的法向為[001]，側面的法向分別為[100]和[010]；

6、所述籽晶的一次取向的角度為0°~5°；所述籽晶的二次取向的角度為0°~5°；

7、（2）將所述籽晶進行壓制后與蠟件連接得到蠟模；

8、（3）將所述蠟模經涂料后，依次進行高壓脫蠟、高溫焙燒、定向凝固、脫殼、堿煮脫芯、熱處理、打磨拋修后制得單晶葉片。

9、本發明的有益效果是：本發明通過特定取向籽晶的制備、模具設計、組合工藝實現單晶葉片的一、二次取向控制。保證葉片單晶完整性的同時，實現了單晶葉片的的一二次取向精準控制。

10、在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。

11、進一步，步驟（3）中所述涂料的具體步驟如下：將涂料料漿涂于所述蠟模表面，涂5~7層的殼型，所述殼型的總厚度為3mm~10mm。

12、采用上述進一步方案的有益效果是：耐后續高溫合金液作用強度。

13、進一步，所述涂料料漿包括硅溶膠、白剛玉粉料、礦化劑。

14、進一步，所述硅溶膠、所述白剛玉粉料、所述礦化劑的質量比為1：3~4；所述礦化劑、所述涂料料漿質量比為2%~4%：1。

15、進一步，步驟（2）中所述壓制具體為將所述籽晶的下端插入墊塊中；將所述籽晶上端伸入放大器，壓制得到籽晶模。

16、進一步，所述壓制過程中，所述籽晶的長條側面與墊塊側面保持平行，所述籽晶上下端面的中心線與所述墊塊以及所述放大器軸線保持在同一中心線。

17、進一步，將制備好的籽晶放置專用模具中進行壓制，籽晶下端插入墊塊中。籽晶的長條側面與墊塊側面保持平行，籽晶上端伸入放大器，壓制過程中籽晶的上下端面的中心線與墊塊以及放大器軸線保持在同一中心線；

18、將壓制好的籽晶墊塊均勻粘接在下圓盤，在放大器中間沿豎直方向粘接葉片，葉片的榫頭方向與墊塊的[100]方向或[010]方向保持平行。葉片的榫齒上端粘接在上圓盤上，上圓盤中間放置澆口杯以及插入中柱管，在澆口杯以及上圓盤之間用支撐桿連接得到蠟模模組。

19、采用上述進一步方案的有益效果是：將籽晶與蠟件相連接，并控制籽晶與葉片的一二次取向夾角。

20、進一步，步驟（3）中所述高壓脫蠟的壓力為0.3mpa~1mpa；溫度為100℃~200℃。

21、采用上述進一步方案的有益效果是：徹底移除包裹在陶瓷型殼內部的蠟模，形成用于澆注高溫合金熔體的精密空腔，同時確保型殼具備承受后續高溫澆注所需的強度和完整性。

22、進一步，步驟（3）中所述高溫焙燒的溫度為800℃~1200℃、焙燒時間3h~8h。

23、采用上述進一步方案的有益效果：尺寸精度高、單晶完整性良好。

24、進一步，步驟（3）中所述定向凝固具體為：將熔煉的高溫合金液澆注至所述高溫焙燒后的制得的模殼中，靜置后，采用分段拉晶方式拉晶，實現單晶葉片的定向凝固。

25、采用上述進一步方案的有益效果是：精確控制凝固過程中的晶體生長方向，最終獲得完整無晶界的單晶結構。

26、進一步，所述高溫合金液的溫度為1500℃~1600℃，所述靜置的時間為5min~20min。

1.一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，步驟（3）中所述涂料的具體步驟如下：將涂料料漿涂于所述蠟模表面，涂5~7層的殼型，所述殼型的總厚度為3mm~10mm。

3.根據權利要求1所述的一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，所述涂料料漿包括硅溶膠、白剛玉粉料、礦化劑。

4.根據權利要求3所述的一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，所述硅溶膠、所述白剛玉粉料的質量比為1：3~4；所述礦化劑、所述涂料料漿質量比為2%~4%：1。

5.根據權利要求1所述的一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，步驟（2）中所述壓制具體為將所述籽晶（7）的下端插入墊塊（8）中，將所述籽晶（7）上端伸入放大器（6），壓制得到籽晶模。

6.根據權利要求5所述的一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，所述壓制過程中，所述籽晶（7）的長條側面與墊塊（8）側面保持平行，所述籽晶（7）上下端面的中心線與所述墊塊（8）以及所述放大器（6）軸線保持在同一中心線。

7.根據權利要求1所述的一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，步驟（3）中所述高壓脫蠟的壓力為0.3mpa~1mpa，溫度為100℃~200℃。

8.根據權利要求1所述的一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，步驟（3）中所述高溫焙燒的溫度為800℃~1200℃，焙燒時間3h~8h。

9.根據權利要求1至8任一項所述的一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，步驟（3）中所述定向凝固具體為：將熔煉的高溫合金液澆注至所述高溫焙燒后的制得的模殼中，靜置后，采用分段拉晶方式拉晶，實現單晶葉片的定向凝固。

10.根據權利要求9所述的一種單晶葉片的二次取向控制方法，其特征在于，所述高溫合金液的溫度為1500℃~1600℃，所述靜置的時間為5min~20min。