本发明涉及高温合金技术领域，尤其涉及一种基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件及其制备方法。
背景技术：
单晶高温合金因其优异的高温力学性能被广泛应用于先进航空发动机和燃气轮机的涡轮叶片领域。对发动机推力需求的不断增加使得发动机涡轮进口温度急剧上升，为了提高叶片的冷却效率，先进航空发动机的涡轮叶片内部多采用复杂空心气冷结构，这一结构使得单晶高温合金叶片的最小壁厚降低到0.5mm以下，由此产生的薄壁效应也引起了广泛关注。
目前，工业生产中多采用选晶器法制备单晶高温合金叶片，要求一次取向在<001>方向10～15°内，对于二次取向(与一次取向垂直的方向称为二次取向)则未做要求。但单晶高温合金的力学性能具有显著的各向异性，不仅轴向的一次取向，法向方向的二次取向也显著影响合金的力学性能。因此，制备控制二次取向的薄壁铸件，通过研究合金二次取向下的薄壁效应进而选择性能最优的三维晶体取向材料制备单晶高温合金叶片，对于提高单晶高温合金叶片的使用寿命具有重要意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件及其制备方法，采用本发明的方法可以制备出不同一次取向与二次取向的单晶高温合金薄壁铸件，同时能够防止产生杂晶。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件的制备方法，包括以下步骤：
在单晶高温合金试样上切割出具有所需一次取向和二次取向的籽晶1；
将所述籽晶1伸入到一级放大器2中，得到籽晶放大器组合；所述一级放大器2的材质为蜡料；
将蜡纸5贴合于陶瓷片4表面，在所述陶瓷片4表面形成蜡模；所述蜡纸5的形状和尺寸与目标单晶高温合金薄壁铸件相同；所述蜡纸5的顶边与陶瓷片4的顶边重合；
向位于蜡模同侧的陶瓷片4的下端贴合二级放大器3，得到支撑蜡模放大器组合；所述二级放大器3为倒梯形，所述二级放大器3的长底边与所述蜡纸5的底边重合相接；所述二级放大器3的短底边与陶瓷片4的底边相重合；所述二级放大器3的材质为蜡料；
在所述支撑蜡模放大器组合的底部固定籽晶放大器组合，得到中间体；所述籽晶放大器组合中的一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合的底部相连接；所述一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合相连接部分的长度大于二级放大器3的短底边长度；
将所述中间体组装至浇道盘上，然后对所述中间体进行沾浆涂壳形成型壳，脱蜡后得到带有籽晶的铸型；
将单晶高温合金熔体浇铸到所述带有籽晶的铸型中，得到基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件。
优选的，当所述籽晶1的一次取向为<001>时，二次取向与<100>方向夹角为0～45°；当一次取向为<011>时，二次取向与<100>方向夹角为0～90°；当一次取向为<111>时，二次取向与<112>方向夹角为0～30°。
优选的，所述籽晶1的形状为长方体，底面边长为2～4mm，高度为18～30mm。
优选的，所述一级放大器2为三棱柱形放大器，所述三棱柱形放大器的柱高为5～20mm，底面为等腰三角形，所述等腰三角形底边对应的高为20～40mm。
优选的，所述籽晶1伸入一级放大器2的长度为6～10mm，且籽晶1与一级放大器2的接触位置使用熔融蜡圆滑过渡。
优选的，所述陶瓷片4的al2o3含量＞99％，厚度为0.3～1mm，所述陶瓷片4的横向尺寸比蜡纸5的横向尺寸大1～5mm。
优选的，所述二级放大器3的厚度比蜡纸5的厚度大0.2～0.5mm，高度为15～30mm，长底边为短底边的1.5～2倍，且长底边与蜡纸5的底边长度相同。
优选的，所述型壳的厚度为10～20mm。
优选的，所述浇铸在真空感应单晶炉中进行；浇铸前还包括将所述带有籽晶的铸型在真空感应单晶炉中于1540～1590℃保温5～20min；所述浇铸的温度为1540～1590℃，籽晶抽拉速度为1～10mm/min。
本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件。
本发明提供了一种基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件的制备方法，包括以下步骤：
在单晶高温合金试样上切割出具有所需一次取向和二次取向的籽晶1；将所述籽晶1伸入到三棱柱一级放大器2中，得到籽晶放大器组合；所述一级放大器2的材质为蜡料；将蜡纸5贴合于陶瓷片4表面，在所述陶瓷片4表面形成蜡模；所述蜡纸的形状和尺寸与目标单晶高温合金薄壁铸件相同；所述蜡纸5的顶边与陶瓷片4的顶边重合；向位于蜡模同侧的陶瓷片4的下端贴合二级放大器3，得到支撑蜡模放大器组合；所述二级放大器3为倒梯形，所述二级放大器3的长底边与所述蜡纸5的底边重合相接；所述二级放大器3的短底边与陶瓷片4的底边相重合；所述二级放大器3的材质为蜡料；在所述支撑蜡模放大器组合的底部固定籽晶放大器组合，得到中间体；所述籽晶放大器组合中的一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合的底部相连接；所述一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合相连接部分的长度大于二级放大器3的短底边长度；将所述中间体组装至浇道盘上，然后对所述中间体进行沾浆涂壳形成型壳，脱蜡后得到带有籽晶的铸型；将单晶高温合金熔体浇铸到所述带有籽晶的铸型中，得到基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件。
本发明控制一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合相连接部分的长度大于二级放大器3的短底边长度，且二级放大器3为倒梯形，会在一级放大器和二级放大器之间形成缩颈，可以阻碍籽晶法铸造过程中可能产生的杂晶生长。
此外，本发明将蜡纸5贴合于陶瓷片4表面，可以使沾浆涂壳与浇铸过程中薄壁蜡模形状保持稳定不变形；当需要制备不同壁厚或形状的薄壁铸件时，本发明仅需选择不同厚度的蜡纸进行剪裁即可，可以方便调整薄壁的厚度和形状。
进一步的，本发明通过切割长方体形状的籽晶，可以减小在制备过程中产生的人工误差，有利于更精确地控制薄壁的二次取向。
附图说明
图1为本发明用于制备铸型的中间体的结构示意图；
其中，1-籽晶、2-一级放大器、3-二级放大器、4-陶瓷片、5-蜡纸。
图2为实施例1单晶高温合金薄壁铸件纵向截面的金相组织照片；
图3为实施例2单晶高温合金薄壁铸件横向截面的金相组织照片；
图4为实施例3单晶高温合金薄壁铸件纵向截面金相组织照片。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员更清楚地了解本申请的技术方案，现结合图1对本发明的制备方法进行详细说明。
本发明提供了一种基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件的制备方法，包括以下步骤：
在单晶高温合金试样上切割出具有所需一次取向和二次取向的籽晶1；
将所述籽晶1伸入到三棱柱一级放大器2中，得到籽晶放大器组合；所述一级放大器2的材质为蜡料；
将蜡纸5贴合于陶瓷片4表面，在所述陶瓷片4表面形成蜡模；所述蜡纸的形状和尺寸与目标单晶高温合金薄壁铸件相同；所述蜡纸5的顶边与陶瓷片4的顶边重合；
向位于蜡模同侧的陶瓷片4的下端贴合二级放大器3，得到支撑蜡模放大器组合；所述二级放大器3为倒梯形，所述二级放大器3的长底边与所述蜡纸5的底边重合相接；所述二级放大器3的短底边与陶瓷片4的底边相重合；所述二级放大器3的材质为蜡料；
在所述支撑蜡模放大器组合的底部固定籽晶放大器组合，得到中间体；所述籽晶放大器组合中的一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合的底部相连接；所述一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合相连接部分的长度大于二级放大器3的短底边长度；
将所述中间体组装至浇道盘上，然后对所述中间体进行沾浆涂壳形成型壳，脱蜡后得到带有籽晶的铸型；
将单晶高温合金熔体浇铸到所述带有籽晶的铸型中，定向凝固得到基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件。
本发明在单晶高温合金试样上切割出具有所需一次取向和二次取向的籽晶1。本发明对所述高温合金试样的来源没有特殊要求，所述高温合金试样的化学成分可以与目标单晶高温合金薄壁铸件的成分相同，也可以不同，优选为相同。本发明优选采用劳埃x射线衍射法在单晶高温合金试样上标定出一次取向与二次取向，然后定向切割出具有所需一次取向与二次取向的单晶试样作为籽晶。本发明对所述一次取向和二次取向的具体方向没有特殊要求，本领域技术人员可以任意控制，根据实际需求进行切割即可。在本发明中，当一次取向为<001>时，二次取向优选与<100>方向夹角为0～45°；当一次取向为<011>时，二次取向优选与<100>方向夹角为0～90°；当一次取向为<111>时，二次取向优选与<112>方向夹角为0～30°。在本发明中，所述籽晶的形状优选为长方体，底面边长优选为2～4mm，高度优选为18～30mm，更优选为20～28mm，进一步优选为22～26mm。本发明通过切割长方体形状的籽晶，可以减小在制备过程中产生的人工误差，有利于更精确地控制薄壁的二次取向。
切割后，本发明优选还包括将切割的试样依次用60#、360#、600#、1000#、1500#和2000#水砂纸抛磨后采用20％h2o2+80％hcl(指体积比)混合溶液腐蚀10分钟，超声清洗后即得籽晶1。本发明进行抛磨和超声清洗可以清除籽晶表面的氧化皮或重熔层，避免籽晶铸造过程中产生杂晶。
得到籽晶1后，本发明将所述籽晶1伸入到一级放大器2中，得到籽晶放大器组合。
在本发明中，所述一级放大器2的材质为蜡料，本发明对所述蜡料的具体种类没有特殊要求，采用本领域熟知的制备蜡模的蜡料即可，这里不做特殊要求。在本发明中，所述一级放大器2优选为三棱柱形放大器，所述三棱柱形放大器的柱高优选为5～20mm，更优选为10～16mm；底面优选为等腰三角形，所述等腰三角形底边对应的高优选为20～40mm，更优选为25～35mm。
在本发明中，所述籽晶1伸入一级放大器2的长度优选为6～10mm，更优选为7～9mm，且籽晶1与一级放大器2的接触位置优选使用熔融蜡圆滑过渡。本发明对所述籽晶1伸入一级放大器2的具体位置没有特殊要求。在本发明的实施例中，具体是将籽晶1从一级放大器2其中一条棱的中央位置伸入。在本发明中，所述一级放大器起到从籽晶向薄壁铸件间引晶的作用。
本发明将蜡纸5贴合于陶瓷片4表面，在所述陶瓷片4表面形成蜡模。
在本发明中，所述蜡纸5的形状和尺寸与目标单晶高温合金薄壁铸件相同；所述蜡纸5的厚度与目标单晶高温合金薄壁铸件相同，具体的，所述蜡纸5的厚度优选为0.3～1mm。在本发明中，所述蜡纸5作为目标单晶高温合金薄壁铸件的模具，当需要制备不同壁厚或形状的薄壁铸件时，仅需选择不同厚度的蜡纸进行剪裁即可，可以方便调整薄壁铸件的厚度和形状。
在本发明中，所述陶瓷片4的al2o3含量优选＞99％，厚度优选为0.3～1mm，更优选为0.5～0.8mm。在本发明中，上述氧化铝含量和厚度的陶瓷片具有大的热导率，以避免浇铸时蜡模两侧温差较大导致的组织不均。在本发明中，所述陶瓷片4的形状优选根据目标单晶高温合金薄壁铸件的形状确定，与目标单晶高温合金薄壁铸件的形状相对应，具体可以为平板、弧形、圆环等。在本发明中，所述陶瓷片4的横向尺寸优选比蜡纸5的横向尺寸大1～5mm，以方便调整蜡纸的位置。本发明所述陶瓷片4用于支撑蜡纸5，通过将蜡纸5贴合于陶瓷片4表面，可以使沾浆涂壳与浇铸过程中薄壁蜡模形状保持稳定不变形，解决了蜡模易变形的问题。
本发明对所述蜡纸5的贴合方式没有特殊要求，具体的可以为利用蜡纸的粘性直接粘贴在陶瓷片表面，也可以采用蜡料辅助粘贴。在本发明中，纵向上，所述蜡纸5的顶边与陶瓷片4的顶边重合；横向上，所述蜡纸5优选位于陶瓷片的中央位置。
形成蜡模后，本发明向位于蜡模同侧的陶瓷片4的下端贴合二级放大器3，得到支撑蜡模放大器组合。
在本发明中，所述二级放大器3为倒梯形，所述二级放大器3的厚度优选比蜡纸5的厚度大0.2～0.5mm，高度优选为15～30mm，长底边优选为短底边的1.5～2倍，且长底边优选与蜡纸5的底边长度相同。本发明控制二级放大器3的厚度比蜡纸5的厚度大0.2～0.5mm，可以防止杂晶生长，同时也有利于二级放大器和蜡纸5粘结过渡。在本发明中。所述二级放大器3的材质为蜡料。本发明对所述蜡料的种类没有特殊要求，采用本领域熟知的蜡料即可。
本发明对所述二级放大器3的贴合方式没有特殊要求，具体的可以为利用二级放大器的粘性直接粘贴在陶瓷片表面，也可以采用蜡料辅助粘贴。在本发明中，贴合时，所述二级放大器3的长底边与所述蜡纸5的底边重合相接；所述二级放大器3的短底边与陶瓷片4的底边相重合。
得到支撑蜡模放大器组合后，本发明在所述支撑蜡模放大器组合的底部固定籽晶放大器组合，得到中间体。
本发明对所述固定方式没有特殊要求，采用本领域熟知的固定方式即可，如粘贴。在本发明中，所述籽晶放大器组合中的一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合的底部相连接；所述一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合相连接部分的长度大于二级放大器3的短底边长度。本发明控制一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合相连接部分的长度大于二级放大器3的短底边长度，且二级放大器3为倒梯形，会在一级放大器和二级放大器之间形成缩颈，可以阻碍籽晶法铸造过程中可能产生的杂晶生长。
本发明对所述一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合的底部相连接的具体位置没有特殊要求，采用本领域熟知的放大器连接位置即可。具体的，当一级放大器2为三棱柱形放大器时，三棱柱形放大器呈长方形的侧面(由上下两个底面三角形的底边和三棱柱的两条棱组成)与支撑蜡模放大器组合的底部相接触，所述支撑蜡模放大器组合中的二级放大器的底部优选位于长方形侧面的中央位置；所述长方形侧面的长(也即一级放大器底面的底边)大于二级放大器3的短边长，以满足一级放大器2与所述支撑蜡模放大器组合相连接部分的长度大于二级放大器3的短底边长度；所述长方形侧面的宽(也即三棱柱的柱高)优选大于支撑蜡模组合的厚度，以实现沾浆涂壳对陶瓷支撑体和蜡模的支撑。
得到中间体后，本发明将所述中间体组装至浇道盘上，然后对所述中间体进行沾浆涂壳形成型壳，脱蜡后得到带有籽晶的铸型。
本发明对所述组装的方式没有特殊要求，采用本领域熟知的组装方式即可。本发明对所述沾浆涂壳的过程没有特殊要求，采用本领域熟知的过程即可。所述沾浆涂壳过程中，在中间体的四周形成型壳。在本发明中，所述型壳的厚度优选为10～20mm。
在本发明中，所述脱蜡优选为蒸汽脱蜡，所述脱蜡的温度优选为300～500℃，更优选为350～450℃；本发明对所述脱蜡的时间没有特殊要求，能够确保蜡料完全脱除即可。脱蜡过程中，蜡纸5、二级放大器3和一级放大器2均被脱除，得到只含有籽晶的铸型。在蜡纸5的位置形成的空腔对应目标单晶高温合金薄壁铸件的形状，在二级放大器3和一级放大器2处形成的空腔，可以起到引晶和防止杂晶生长的作用。
完成所述脱蜡后，本发明优选还包括对脱蜡后所得结构进行焙烧，得到带有籽晶的铸型。在本发明中，所述焙烧的温度优选为900～1100℃，时间优选为8～12h。在本发明中，所述焙烧优选在空气氛围下进行。
得到带有籽晶的铸型后，本发明将单晶高温合金熔体浇铸到所述带有籽晶的铸型中，得到基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件。本发明对所述单晶高温合金熔体的成分没有特殊要求，本领域熟知的单晶高温合金均可。在本发明的实施例中，具体是采用镍基单晶合金，成分为ni-6al-3ta-3cr-3co-6mo。
在本发明中，所述浇铸优选在真空感应单晶炉中进行；所述浇铸前优选还包括将所述带有籽晶的铸型在真空感应单晶炉中于1540～1590℃保温5～20min；所述浇铸的温度优选为1540～1590℃，更优选为1550～1580℃；籽晶抽拉速度优选为1～10mm/min，更优选为3～8mm/min，进一步优选为4～7mm/min。本发明优选采用底注法进行浇铸。浇铸完成后，本发明优选还包括除去铸件表面型壳、切去放大器型壳和浇道盘，获得基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件。
采用本发明的方法可以精确控制单晶薄壁铸件的三维晶体取向，制得0.3～1mm厚、形状符合要求的薄壁铸件，且铸件两侧组织均匀，无弯曲变形和欠铸等问题。
本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件。所述单晶高温合金薄壁铸件的壁厚优选为0.3～1mm，组织均匀，具有特定的一次取向和二次取向。
下面结合实施例对本发明提供的基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件及其制备方法进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
制备轴向为<001>方向，侧面法向为<110>方向的单晶薄壁铸件：
步骤一：采用劳埃x射线衍射法在单晶高温合金(ni-6al-3ta-3cr-3co-6mo)试样上标定晶体取向，定向切割出轴向为<001>方向，侧面法向为<110>方向的长方体单晶试样作为籽晶，底面为2.5mm×2.5mm，高度为30mm。将制备好的籽晶依次经60#、360#、600#、1000#、1500#和2000#水砂纸抛磨后采用20％h2o2+80％hcl(体积分数)混合溶液腐蚀10分钟，超声清洗后即得到控制二次取向的籽晶材料。
步骤二：将蜡料冲型或切割成三棱柱形作为一级放大器2，三棱柱高度为10mm，底面为等腰三角形，等腰三角形底边长50mm，高为25mm。将一级放大器表面用蜡模刀或喷枪修补至光滑平整，将籽晶1一端伸入一级放大器2中10mm，并采用熔融蜡使籽晶与一级放大器接触区域圆滑过渡，得到籽晶放大器组合。
步骤三：将厚度为1mm蜡纸5裁剪为45mm×120mm长方形。将厚度为1.2mm蜡纸裁剪为倒梯形二级放大器3，保证蜡纸5与二级放大器3表面平整。梯形二级放大器3长底边长度为45mm，短底边长度为30mm，高度为20mm。将蜡纸5粘贴于尺寸为50mm×140mm×1mm的陶瓷片4表面，蜡纸5的顶部与陶瓷片4的顶边重合；接着在陶瓷片4表面粘贴二级放大器蜡纸3，并使二级放大器3的长底边与蜡纸5的底边重合相接，二级放大器3的短底边与陶瓷片4的底边相重合，得到支撑蜡模放大器组合。将支撑蜡模放大器组合置于步骤二的籽晶放大器组合上方，使二级放大器3位于籽晶放大器组合中一级放大器2底面长方形中心，得到中间体。
步骤四：在中间体外部涂挂15mm厚的陶瓷耐火浆料，随后在450℃温度下脱蜡，之后于900℃焙烧10h，得到带有籽晶的铸型。
步骤五：将上述第四步中制得的铸型放入真空感应单晶炉中，将真空感应单晶炉升温到1560℃，同时将母合金(ni-6al-3ta-3cr-3co-6mo)置入真空感应单晶炉坩埚中熔化然后浇注到铸型中，保温等待15min后以5mm/min的速度向下抽拉籽晶，拉晶结束后即得到一次取向为<001>方向、二次取向为<110>方向的单晶薄壁铸件。
实施例2
制备轴向为<011>方向，侧面法向为<110>方向的单晶薄壁铸件：
步骤一：采用劳埃x射线衍射法在单晶高温合金(ni-6al-3ta-3cr-3co-6mo)试样上标定晶体取向，定向切割出轴向为<011>方向，侧面法向为<110>方向的长方体单晶试样作为籽晶，底面为3mm×3mm，高度为24mm。将制备好的籽晶依次经60#、360#、600#、1000#、1500#和2000#水砂纸抛磨后采用20％h2o2+80％hcl(体积分数)混合溶液腐蚀10分钟，超声清洗后即得到控制二次取向的籽晶材料。
步骤二：将蜡料冲型或切割成三棱柱形作为一级放大器2，三棱柱高度为10mm，底面为等腰三角形，等腰三角形底边长40mm，高为20mm。将一级放大器表面用蜡模刀或喷枪修补至光滑平整，将籽晶1一端伸入一级放大器2中8mm，并采用熔融蜡使籽晶与一级放大器接触区域圆滑过渡，得到籽晶放大器组合。
步骤三：将厚度为0.8mm蜡纸5裁剪为40mm×100mm长方形。将厚度为1.2mm蜡纸裁剪为倒梯形二级放大器3，保证蜡纸5与二级放大器2表面平整。梯形二级放大器3长底边长度为40mm，短底边长度为25mm，高度为20mm。将蜡纸5粘贴于尺寸为45mm×120mm×0.9mm的陶瓷片4表面，蜡纸5的顶部与陶瓷片4的顶边重合；接着在陶瓷片4表面粘贴二级放大器蜡纸3，并使二级放大器3的长底边与蜡纸5的底边重合相接，二级放大器3的短底边与陶瓷片4的底边相重合，得到支撑蜡模放大器组合。将支撑蜡模放大器组合置于步骤二的籽晶放大器组合上方，使二级放大器3位于籽晶放大器组合中一级放大器2底面长方形中心，得到中间体。
步骤四：在中间体外部涂挂20mm厚的陶瓷耐火浆料，随后在400℃温度下脱蜡，之后于950℃焙烧10h，得到带有籽晶的铸型。
步骤五：将上述第四步中制得的铸型放入真空感应单晶炉中，将真空感应单晶炉升温到1570℃，同时将母合金(ni-6al-3ta-3cr-3co-6mo)置入真空感应单晶炉坩埚中熔化然后浇注到铸型中，保温等待10min后以4.5mm/min的速度向下抽拉籽晶，拉晶结束后即得到一次取向为<011>方向、二次取向为<110>方向的单晶薄壁铸件。
实施例3
制备轴向为<111>方向，侧面法向为<112>方向的单晶薄壁铸件：
步骤一：采用劳埃x射线衍射法在单晶高温合金(ni-6al-3ta-3cr-3co-6mo)试样上标定晶体取向，定向切割出轴向为<111>方向，侧面法向为<112>方向的长方体单晶试样作为籽晶，底面为3.5mm×3.5mm，高度为36mm。将制备好的籽晶依次经60#、360#、600#、1000#、1500#和2000#水砂纸抛磨后采用20％h2o2+80％hcl(体积分数)混合溶液腐蚀10分钟，超声清洗后即得到控制二次取向的籽晶材料。
步骤二：将蜡料冲型或切割成三棱柱形作为一级放大器2，三棱柱高度为10mm，底面为等腰三角形，等腰三角形底边长45mm，高为25mm。将一级放大器表面用蜡模刀或喷枪修补至光滑平整，将籽晶1一端伸入一级放大器2中12mm，并采用熔融蜡使籽晶与一级放大器接触区域圆滑过渡，得到籽晶放大器组合。
步骤三：将厚度为0.6mm蜡纸5裁剪为45mm×135mm长方形。将厚度为0.8mm蜡纸裁剪为倒梯形二级放大器3，保证蜡纸5与二级放大器3表面平整。梯形二级放大器3长底边长度为45mm，短底边长度为30mm，高度为25mm。将蜡纸5粘贴于尺寸为50mm×160mm×0.8mm的陶瓷片4表面，蜡纸5的顶部与陶瓷片4的顶边重合；接着在陶瓷片4表面粘贴二级放大器蜡纸3，并使二级放大器3的长底边与蜡纸5的底边重合相接，二级放大器3的短底边与陶瓷片4的底边相重合，得到支撑蜡模放大器组合。将支撑蜡模放大器组合置于步骤二的籽晶放大器组合上方，使二级放大器3位于籽晶放大器组合中一级放大器2底面长方形中心，得到中间体。
步骤四：在中间体外部涂挂15mm厚的陶瓷耐火浆料，随后在350℃温度下脱蜡，之后于950℃焙烧9h，得到带有籽晶的铸型。
步骤五：将上述第四步中制得的铸型放入真空感应单晶炉中，将真空感应单晶炉升温到1540℃，同时将母合金(ni-6al-3ta-3cr-3co-6mo)置入真空感应单晶炉坩埚中熔化然后浇注到铸型中，保温等待8min后以3.5mm/min的速度向下抽拉籽晶，拉晶结束后即得到一次取向为<111>方向、二次取向为<112>方向的单晶薄壁铸件。
对实施例1～3制备的单晶薄壁铸件进行金相组织观察，分别如图2～4所示。由图2～4可知，本发明制备的单晶薄壁铸件组织均匀，没有杂晶产生。
对实施例1～3制备的单晶薄壁铸件进行性能测试，选择性能最优的三维晶体取向材料用于制备单晶高温合金叶片即可。
由以上实施例可知，本发明提供了一种基于二次取向控制的单晶高温合金薄壁铸件及其制备方法，采用本发明的方法可以制备出不同一次取向与二次取向的单晶高温合金薄壁铸件，同时能够防止产生杂晶。本发明通过精确控制单晶薄壁铸件的三维晶体取向，可以得到性能最优的单晶高温合金材料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。