【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于金属材料制备，更具体地，涉及一种大壁厚差铸件及其整体细晶铸造的方法。
技术介绍
1、晶粒的大小对金属材料的性能有着显著影响。研究表明，在中温范围内，晶粒的细化可大大提高合金的中温屈服强度和持久性能，并改善其塑性和韧性，特别是在提高合金低周疲劳性能方面，晶粒细化是迄今为止最有效的方法之一。因此晶粒细化对于中温范围内服役的铸件尤为重要。
2、在中温范围内服役的高温合金、耐热钢铸件往往形状复杂，壁厚差大，例如飞机发动机向心叶轮铸件，薄壁处壁厚小于1毫米，而厚大处尺寸达到90mm。壁厚差大造成铸件整体细化难度大，晶粒尺寸分布不均匀，薄壁处晶粒尺寸小但存在贯穿晶，而厚大部位晶粒粗大，严重影响铸件的性能。
3、电磁场细晶铸造技术是借助于电磁场在金属熔体中的热学效应和力学效应，对热传递、质量传递和对流等施加作用，以便有效地控制凝固过程的形核、晶体生长，细化材料凝固组织，从而改善材料力学性能的新型铸造技术。其中磁脉冲细晶铸造技术在钢铁、镍基高温合金等材料中均取得显著的细化效果。但上述应用均是在铸锭或薄壁铸件，对于大壁厚差铸件的整体细化，目前还存在大壁厚处组织粗大，薄壁处贯穿晶的问题，限制了该技术在大壁厚差铸件整体细晶铸造的应用。
4、因此，目前亟待提出一种大壁厚差铸件及其整体细晶铸造的方法
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了满足大壁厚差铸件整体晶粒细化的要求，提出一种大壁厚差铸件及其整体细晶铸造的方法。本专利技术实现了大壁厚差铸件凝固组织的整
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供了一种大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，所述方法包括如下步骤：
3、s1：在预热保温沙箱内部放置铸造大壁厚差铸件用模具，在预热保温沙箱外部环设环形脉冲磁场作用装置；
4、s2：将过热熔体浇注到步骤s1的模具内，开启所述环形脉冲磁场作用装置，使模具内的过热熔体在脉冲磁场作用下凝固的同时利用磁脉冲的电磁振荡效应促进铸件的薄壁处异质形核，以及利用磁脉冲的电磁振荡效应和强制对流效应促进铸件的厚壁处晶核游离，增加形核率，从而达到大壁厚差铸件的凝固组织的整体细化；当所述凝固组织完全凝固后，关闭所述环形脉冲磁场作用装置，得到整体细化的大壁厚差铸件。
5、在本专利技术中，所述环形脉冲磁场作用装置与脉冲磁场发生装置连接。所述环形脉冲磁场作用装置与脉冲磁场发生装置均为本领域技术人员公知的磁脉冲设备。
6、根据本专利技术，优选地，所述过热熔体的温度为超出熔体熔点温度40-200℃。
7、根据本专利技术，优选地，铸造所述整体细化的大壁厚差铸件的材料为高温合金、钢铁、铝和镁中的至少一种。
8、根据本专利技术，优选地，铸造所述整体细化的大壁厚差铸件的材料为in792镍基高温合金。
9、根据本专利技术，优选地，所述过热熔体为将铸造所述整体细化的大壁厚差铸件的材料在真空感应熔炼炉中进行熔化和精炼制得。
10、根据本专利技术，优选地，所述熔化的温度为1550-1610℃；所述精炼的时间为3-10min。
11、根据本专利技术，优选地，所述脉冲磁场的磁场强度控制在0.05-0.1t，所述脉冲磁场的频率控制在1-4hz，所述脉冲磁场的作用时间为2-10min。
12、根据本专利技术，优选地，所述整体细化的大壁厚差铸件的薄壁处的壁厚小于3mm，所述整体细化的大壁厚差铸件的厚壁处的壁厚为60-100mm；
13、根据本专利技术，优选地，所述整体细化的大壁厚差铸件为飞机发动机向心叶轮铸件。
14、本专利技术另一方面提供了所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法铸造得到的整体细化的大壁厚差铸件。
15、本专利技术的设计思路是：利用磁脉冲的电磁振荡效应促进铸件的薄壁处异质形核，从而解决铸件薄壁处的贯穿晶问题；利用磁脉冲的电磁振荡效应和强制对流效应促进铸件厚壁处晶核游离，增加形核数目(形核率)，细化铸件凝固组织，解决了铸件厚壁处组织粗大的问题。
16、本专利技术的技术方案的有益效果如下：
17、1、本专利技术提供的方法的晶粒细化效果优异，利用磁脉冲的电磁振荡效应促进铸件的薄壁处异质形核，利用磁脉冲的电磁振荡效应和强制对流效应促进铸件的厚壁处晶核游离，增加形核率，从而实现大壁厚差铸件的凝固组织的整体细化，解决了大壁厚差铸件的厚壁处组织粗大，薄壁处贯穿晶的问题。
18、2、本专利技术方法采用外加磁脉冲的方法，得到的大壁厚差铸件组织均匀化，铸件的厚壁处凝固速率低，磁脉冲作用时间长，晶粒细化效果显著，而薄壁处虽然由于磁脉冲作用时间较短，细化效果减弱，但冷却速率高，晶粒细小，从而达到铸件不同壁厚处晶粒尺寸较一致，解决大壁厚差铸件晶粒尺寸不均匀的问题。
19、3、本专利技术的方法的脉冲磁场的磁场强度控制在0.05-0.1t，频率控制在1-4hz范围内，与现有技术相比，本专利技术存在磁场强度低，效果显著等特点，在工业上实施比较容易。
20、4、本专利技术的方法不受材料体系限制，可用于高温合金、钢铁、铝、镁等金属材料大壁厚差铸件的整体细晶铸造。
21、本专利技术的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
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1.一种大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，所述过热熔体的温度为超出熔体熔点温度40-200℃。
3.根据权利要求1所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，铸造所述整体细化的大壁厚差铸件的材料为高温合金、钢铁、铝和镁中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，铸造所述整体细化的大壁厚差铸件的材料为IN792镍基高温合金。
5.根据权利要求1所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，所述过热熔体为将铸造所述整体细化的大壁厚差铸件的材料在真空感应熔炼炉中进行熔化和精炼制得。
6.根据权利要求5所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，所述熔化的温度为1550-1610℃；所述精炼的时间为3-10min。
7.根据权利要求1所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，所述脉冲磁场的磁场强度控制在0.05-0.1T，所述脉冲磁场的频率控制在1-4Hz，所述脉冲磁场的作用时间为2-10
8.根据权利要求1所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，所述整体细化的大壁厚差铸件的薄壁处的壁厚小于3mm，所述整体细化的大壁厚差铸件的厚壁处的壁厚为60-100mm。
9.根据权利要求8所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，所述整体细化的大壁厚差铸件为飞机发动机向心叶轮铸件。
10.权利要求1-9中任意一项所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法铸造得到的整体细化的大壁厚差铸件。
...【技术特征摘要】
1.一种大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，所述过热熔体的温度为超出熔体熔点温度40-200℃。
3.根据权利要求1所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，铸造所述整体细化的大壁厚差铸件的材料为高温合金、钢铁、铝和镁中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，铸造所述整体细化的大壁厚差铸件的材料为in792镍基高温合金。
5.根据权利要求1所述的大壁厚差铸件整体细晶铸造的方法，其中，所述过热熔体为将铸造所述整体细化的大壁厚差铸件的材料在真空感应熔炼炉中进行熔化和精炼制得。
6.根据权利要求5所述的大壁厚差铸件整体细晶铸...
【专利技术属性】
技术研发人员：李应举，杨院生，罗天骄，冯小辉，郑策，黄秋燕，朱成，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
国别省市：
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