一种精密铸造单晶涡轮叶片表面麻坑缺陷质量优化工艺制造技术

一种精密铸造单晶涡轮叶片表面麻坑缺陷质量优化工艺，不同的电熔莫来石粉、刚玉粉与不同规格的硅溶胶混合成料浆后，搭配不同目数的刚玉砂或EC95砂，制备型壳后进行脱蜡、烧壳，得到单晶涡轮叶片型壳；在搅拌容器中配制与高温合金液直接接触的面层料浆，然后配制与高温合金液较有可能接触的过渡层料浆，最后在搅拌容器中配制与高温合金液不直接接触的加固层料浆，在干燥好的壳外表分次均匀涂挂该加固层料浆后均匀的撒上EC95莫来石砂。本发明专利技术优点：无需在母合金成分外添加其他抑制主元素与型壳发生反应的化学成分，保证叶片成分及性能合格，满足叶片制备需求。提高了叶片的表面质量，减少后期修磨，保证型面尺寸和叶片整体工作性能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种精密铸造单晶涡轮叶片表面麻坑缺陷质量优化工艺


[0001]本专利技术涉及高温合金叶片铸造领域，特别涉及一种精密铸造单晶涡轮叶片表面麻坑缺陷质量优化工艺。

技术介绍

[0002]高温合金叶片广泛应用于制造舰船及地面工业燃气轮机，随着推进器结构不断优化，燃机工作效率的不断提高，涡轮进口温度的不断上升，这便要求单晶叶片具有更高的承温能力。因为单晶叶片在晶粒生长过程中消除了横向晶界从而相比于其他叶片具有更好的抗高温蠕变、抗冷热疲劳、抗氧化、热腐蚀以及良好的持久能力等，这使其在各个领域的应用日益广泛。单晶涡轮叶片工作环境恶劣、内部结构复杂，尺寸公差较小，因此上在其精密铸造过程中，保证其单晶性完整的同时要求叶片具有更好的表面质量以及更高的尺寸精度。在精密铸造过程中，通常使用EC95粉和硅溶胶配制的混合料浆，蜡树浸沾料浆后再在其表面覆盖不同型号的EC95砂来制备型壳。
[0003]在制备单晶叶片的过程中，特别是冶炼工序，由于高温合金液易与型壳发生反应，导致叶片表面发生化学粘砂，与此同时高温煅烧下型壳中耐火材料含有的氧化铁会与硅溶胶分解生成的二氧化硅发生反应生成硅酸铁，其反应方程式见公式(1)：2FeO+SiO2＝2FeO
·
SiO2(1)，在熔融状态下渗透到叶片表面形成麻坑缺陷，该缺陷直径0.2
‑
2mm，深度0.05
‑
0.1mm，使得叶片尺寸很难保证。若降低冶炼温度不但会在后期凝固过程中产生缺陷，还会导致支撑型芯的铂丝不能融化。因此急需专利技术一种在高温下型壳不侵蚀叶片表面的制壳工艺方法。

技术实现思路

[0004]为了克服现有生产工艺的不足和缺点，本专利技术旨在提供一种针对高温合金单晶涡轮叶片模壳的制备工艺，该工艺可防止型壳在高温浇铸过程中生成硅酸铁，对叶片表面造成侵蚀，从而导致叶片表面质量和精度下降，同时还可在不同规格的粉胶配合下，保证型壳具有很好的强度和退让性。
[0005]本专利技术提供了一种精密铸造单晶涡轮叶片表面麻坑缺陷质量优化工艺，其特征在于：不同的电熔莫来石粉、刚玉粉与不同规格的硅溶胶混合成料浆后，搭配不同目数的刚玉砂或EC95砂，制备型壳后进行脱蜡、烧壳，得到单晶涡轮叶片型壳。
[0006]首先在专用的搅拌容器中配制与高温合金液直接接触的面层料浆时，使用一种杂质较少的320目的EC95电熔莫来石粉与S
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830规格的硅溶胶，在蜡树外表均匀涂挂该面层料浆后均匀的撒上一层100目的白刚玉砂料；然后在专用的搅拌容器中配制与高温合金液较有可能接触的过渡层料浆时，使用另一种杂质较少的320目的EC95电熔莫来石粉与S
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1080规格的硅溶胶，在干燥好的面层型壳外表均匀涂挂该过渡层料浆后均匀的撒上一层60目的白刚玉砂料；最后在专用的搅拌容器中配制与高温合金液不直接接触的加固层料浆时，使用一种320目的白刚玉粉与S
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1430规格的硅溶胶，在干燥好的面层
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过渡层型壳外表分次均
匀涂挂该加固层料浆后均匀的撒上目数分别为60
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46
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24的EC95莫来石砂。
[0007]此技术方案所述蜡树均选用中温模蜡，所有蜡件均通过焊接方式连接。
[0008]此技术方案所述制壳工序，粉液质量比为3.6
‑
4.0:1，硅溶胶pH值为8
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10，型壳干燥采取自然干燥，干燥时长为6
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16小时，型壳重量2.7
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3.0Kg，厚度7
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11mm。
[0009]此技术方案所述脱蜡工序的脱蜡温度为165
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175℃，脱蜡压力为0.6
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0.7MPa，脱蜡时间为13
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16min。
[0010]此技术方案所述烧壳工序的烧壳温度为900
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1000℃，烧壳时长2
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3h。
[0011]本专利技术与现有技术相比，其优点在于：
[0012]本专利技术所述的精密铸造单晶涡轮叶片表面麻坑缺陷质量优化工艺，无需在母合金成分外添加其他抑制主元素与型壳发生反应的化学成分，保证叶片成分及性能合格，从而满足叶片制备需求。提高了叶片的表面质量，减少后期修磨，在保证型面尺寸的同时，保证了叶片整体工作性能。
具体实施方式
[0013]下面将结合具体的实施方案对本专利技术进行进一步的解释，但并不局限本专利技术，为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下列举实例，对本优化工艺方案做进一步详细说明。
[0014]实施例1
[0015]首先制备蜡件及相应浇道采用底注选晶法方式进行组合，蜡料选用中温蜡，蜡树高度为280mm，每组6片蜡件，蜡件进气边与中注管水平方向垂直并保证蜡件与水冷底盘纵向垂直。组合好浇道后，整个模组进行紧密铸造涂料撒砂制壳工序，面层涂料选用320目电熔莫来石粉与S
‑
830规格的硅溶胶混合配制，粉液质量比为4.0:1，硅溶胶pH值为10，砂料选用100目的白刚玉，面层型壳干燥时长为16h；过渡层涂料选用另一厂家的320目电熔莫来石粉与S
‑
1080规格的硅溶胶混合配制，粉液质量比为3.8:1，硅溶胶pH值为9，砂料选用60目的白刚玉，过渡层干燥时长为8h；加固层涂料选用320目白刚玉粉与S
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1430规格的硅溶胶混合配制，粉液质量比为3.7:1，硅溶胶pH值为，加固层涂制4层，分别使用60
‑
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24
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24的电熔莫来石砂，加固层每层干燥时长为8h。型壳厚度为7mm。模壳制备完成后进行脱蜡，脱蜡温度为165摄氏度，脱蜡压力为0.65MPa烧壳温度为900℃，烧壳时长2h。最后将烧制好的型壳进行1570℃高温浇铸，清除型壳后叶片表面麻坑缺陷完全消失，型壳不再产生反应物侵蚀叶片，从而保证了叶片外观质量和型面尺寸。
[0016]实施例2
[0017]首先制备蜡件及相应浇道采用顶注选晶法方式进行组合，蜡料选用中温蜡，蜡树高度为280mm，每组6片蜡件，蜡件叶盆与中注管水平方向垂直并保证蜡件与水冷底盘纵向垂直。组合好浇道后，整个模组进行紧密铸造涂料撒砂制壳工序，面层涂料选用320目电熔莫来石粉与S
‑
830规格的硅溶胶混合配制，粉液质量比为3.7：1，硅溶胶pH值为10，砂料选用100目的白刚玉，面层型壳干燥时长为16h；过渡层涂料选用另一厂家的320目电熔莫来石粉与S
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1080规格的硅溶胶混合配制，粉液质量比为3.8:1，硅溶胶pH值为9，砂料选用60目的白刚玉，过渡层干燥时长为8h；加固层涂料选用320目白刚玉粉与S
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1430规格的硅溶胶混合配制，粉液质量比为4.0:1，硅溶胶pH值为，加固层涂制4层，分别使用60
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精密铸造单晶涡轮叶片表面麻坑缺陷质量优化工艺，其特征在于：所述的精密铸造单晶涡轮叶片表面麻坑缺陷质量优化工艺，不同的电熔莫来石粉、刚玉粉与不同规格的硅溶胶混合成料浆后，搭配不同目数的刚玉砂或EC95砂，制备型壳后进行脱蜡、烧壳，得到单晶涡轮叶片型壳。2.根据权利要求1所述的精密铸造单晶涡轮叶片表面麻坑缺陷质量优化工艺，其特征在于：在搅拌容器中配制与高温合金液直接接触的面层料浆时，使用一种杂质较少的320目的EC95电熔莫来石粉与S
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830规格的硅溶胶，在蜡树外表均匀涂挂该面层料浆后均匀的撒上一层100目的白刚玉砂料；然后在专用的搅拌容器中配制与高温合金液较有可能接触的过渡层料浆时，使用另一种杂质较少的320目的EC95电熔莫来石粉与S
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1080规格的硅溶胶，在干燥好的面层型壳外表均匀涂挂该过渡层料浆后均匀的撒上一层60目的白刚玉砂料；最后在专用的搅拌容器中配制与高温合金液不直接接触的加固层料浆时，使用一种320目的白刚玉粉与S
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1430规格的硅溶胶，在干燥好的面层
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过渡层型壳外表分次均匀涂挂该加固层料浆后均匀的撒上目数分别为60<...

【专利技术属性】
技术研发人员：史建夫，王栋，郑伟，张健，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：