一种高指数籽晶的制备方法和应用

本发明涉及单晶合金，尤其涉及一种高指数籽晶的制备方法和应用。

背景技术：

1、镍基单晶高温合金为典型fcc结构，其力学性能具有显著的各向异性。对于[111]取向单晶高温合金，通常认为其γ'相在三维空间发生粗化连接，产生多个筏化方向，不规则的筏化组织导致亚晶更容易在该取向形成，而这种不规则筏化组织可以有效阻碍位错运动，从而提高[111]取向单晶的蠕变抗力。因此[111]难生长取向单晶高温合金有望解决1150℃合金性能问题。

2、而目前所采用的两种方法制造[111]取向单晶，[001]取向籽晶与倾斜54.7°组壳结合，或[111]取向籽晶与竖直组壳来制备，两种方法各有利弊。[001]取向籽晶法制备合金由于枝晶择优明显，高温性能较弱的枝晶间结构平行长直地排列，与[111]取向偏离54.7°；[111]取向籽晶法存在塑性积累与裂纹扩展，均可见平直枝晶组织痕迹，说明枝晶间易于蠕变变形而被破坏。

3、而[111]取向单晶合金的高指数籽晶法制备方法，提供了一种即充分发挥单晶各向异性优势，又实现难生长取向的低缺陷高效制造的新路径。高指数取向籽晶法可有效改善[111]取向单晶合金枝晶组织与铸造孔洞，可为高承温高性能单晶合金及其他高温结构材料的设计与制备提供新的可能。且高指数取向具有良好的对称性，在工程应用时高指数取向籽晶的劳埃法检验复验容易，加之高指数籽晶法定向凝固精铸具有同传统精铸技术的良好延续性，易于工程转化。因此其中高指数取向籽晶加工是极为重要的科学问题之一，利用高指数取向籽晶制备[111]取向单晶非常需要本专利的支持。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高指数籽晶的制备方法和应用，所述制备方法可以制备得到高指数籽晶，为后续制备[111]取向单晶合金提供了基础。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种高指数籽晶的制备方法，包括以下步骤：

4、采用劳埃法，确定单晶棒材的晶体的[110]面，沿着所述[110]面进行切割，得到竖直方向为[001]取向，两最大平行面为[110]晶面的板状单晶材料；

5、根据所述高指数籽晶的晶面取向与[001]取向之间的夹角，画出线切割前进的路线，得到籽晶的切割方案；

6、按照所述籽晶的切割方案进行切割，得到所述高指数籽晶。

7、优选的，所述高指数籽晶的晶面取向为[112]取向或[113]取向。

8、优选的，当所述高指数籽晶的晶面取向为[112]取向时，所述[112]取向和[001]取向之间的夹角为35.3°。

9、优选的，当所述高指数籽晶的晶面取向为[113]取向时，所述[113]取向和[001]取向之间的夹角为25.2°。

10、优选的，确定晶体的[110]面前，对所述单晶棒材依次进行打磨和抛光；

11、所述打磨包括依次采用60#、240#、600#、1000#、1500#和2000#砂纸打磨；

12、所述抛光包括采用0.5mm的金刚石研磨膏进行抛光。

13、本发明还提供了上述技术方案所述制备方法制备得到的高指数籽晶在制备[111]取向单晶合金中的应用。

14、本发明提供了一种高指数籽晶的制备方法，包括以下步骤：采用劳埃法，确定单晶棒材的晶体的[110]面，沿着所述[110]面进行切割，得到竖直方向为[001]取向，两最大平行面为[110]晶面的板状单晶材料；根据所述高指数籽晶的晶面取向与[001]取向之间的夹角，画出线切割前进的路线，得到籽晶的切割方案；按照所述籽晶的切割方案进行切割，得到籽晶。本发明采用棒状[001]取向单晶高温合金，通过高指数取向、铸造方向与{110}面的共面性，切取出{110}晶面，再通过不同取向籽晶与[001]取向的空间夹角关系设计加工方案，最后通过线切割制备出不同取向高指数籽晶。有益效果：高指数取向具有良好的对称性，因此籽晶拥有便于检查复验、便于铸造组壳改进等优点，本发明开创了高指数取向籽晶简易切割方法，工序简单、操作方便、成本较低，大大提高了高指数取向籽晶的加工效率，具有显著的工程价值。

技术特征：

1.一种高指数籽晶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高指数籽晶的晶面取向为[112]取向或[113]取向。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，当所述高指数籽晶的晶面取向为[112]取向时，所述[112]取向和[001]取向之间的夹角为35.3°。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，当所述高指数籽晶的晶面取向为[113]取向时，所述[113]取向和[001]取向之间的夹角为25.2°。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，确定晶体的[110]面前，对所述单晶棒材依次进行打磨和抛光；

6.权利要求1～5任一项所述制备方法制备得到的高指数籽晶在制备[111]取向单晶合金中的应用。

技术总结
本发明涉及单晶合金技术领域，尤其涉及一种高指数籽晶的制备方法和应用。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：采用劳埃法，确定单晶棒材晶体的[110]面，沿着所述[110]面进行切割，得到竖直方向为[001]取向，两最大平行面为[110]晶面的板状单晶材料；根据所述高指数籽晶的晶面取向与[001]取向之间的夹角，画出线切割前进的路线，得到籽晶的切割方案；按照所述籽晶的切割方案进行切割，得到所述高指数籽晶。本发明开创了高指数取向籽晶简易切割方法，工序简单、操作方便、成本较低，大大提高了高指数取向籽晶的加工效率，具有显著的工程价值。

技术研发人员：茹毅,叶菲,李军苇,高远航,杜博暄,裴延玲,李树索,王文文,宫声凯
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15