本发明涉及单晶生长设备技术领域，特别是涉及一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳及其制造方法。
背景技术：
单晶合金的制备主要是应用定向凝固工艺，采用螺旋选晶法和籽晶法得到所需合金的单晶组织。螺旋选晶法是现在普遍应用的单晶制备方法，螺旋选晶法是指通过螺旋型晶体生长通道与晶粒在单向热流条件下择优生长的耦合作用逐渐淘汰晶粒制备单晶体的方法。籽晶法是指在选取的优良的单晶体上切取一定晶体取向的籽晶，采用在籽晶表面外延生长出单晶体，所制得单晶体的晶体取向与籽晶的晶体取向一致。
选晶法的优点是工艺简单，不易产生杂晶，但缺点是只能制备合金择优生长取向的单晶组织，晶体取向得不到控制。籽晶法的优点是可以精确控制晶体取向，但缺点是成本比较高，工艺复杂，容易产生杂晶，控制难度大，且传统籽晶法所用籽晶为圆柱体结构，籽晶二次取向不易标定。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳及其制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，降低籽晶法的成本，提高籽晶法制备单晶合金的生产效率，并避免籽晶法中杂晶的产生。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳，包括依次连接的一级放大器、一级引晶段、二级放大器和二级引晶段，所述一级放大器和所述二级放大器均为两端开口的圆锥形壳体，所述一级引晶段和所述二级引晶段均呈两端开口的圆柱形壳体，所述一级放大器直径较大的一端与所述一级引晶段密封连接，所述一级引晶段的另一端密封连接有圆环形挡板，所述圆环形挡板的内圈与所述二级放大器直径较小的一端密封连接，所述二级放大器直径较大的一端与所述二级引晶段的一端密封连接。
优选地，所述一级放大器的锥度大于所述二级放大器的锥度，所述一级放大器的底面直径与所述二级放大器的底面直径相等。
优选地，所述一级引晶段的直径和所述二级引晶段的直径相等。
优选地，所述二级放大器的锥度为20°-30°。
优选地，所述一级引晶段的长度和所述二级引晶段的长度均为10-15mm。
优选地，所述一级放大器的长度为籽晶高度的1/3。
优选地，所述一级放大器、所述一级引晶段、所述二级放大器、所述圆环形挡板和所述二级引晶段的材料均为陶瓷。
优选地，所述一级放大器、所述一级引晶段、所述二级放大器、所述圆环形挡板和所述二级引晶段一体成型。
本发明还提供一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的制造方法，包括以下步骤：
(1)制作籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的模具制作籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的蜡模；所述模具设置有注蜡嘴、流通腔和若干个与所述籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的形状相同的空腔，所述空腔均一端与所述流通槽连通，所述空腔另一端连通有缓冲腔；
(2)在所述蜡模的外壁涂挂10mm厚的陶瓷耐火材料，然后将涂挂有陶瓷耐火材料的蜡模的开口较大的一端朝下放置于脱蜡釜中进行脱蜡；
(3)脱蜡完成后，将陶瓷耐火材料形成的壳体放置在1000℃的卧式炉中焙烧10h后得到籽晶法单晶生长取向精确控制模壳。
优选地，所述模具包括上模具和下模具，所述注蜡嘴、所述流通腔、所述空腔和所述缓冲腔均一半位于所述上模具、另一半位于所述下模具，所述上模具与所述下模具可拆卸连接。
本发明籽晶法单晶生长取向精确控制模壳及其制造方法相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明籽晶法单晶生长取向精确控制模壳能够简化对籽晶二次取向的标定，抑制和排除单晶生长起始过程杂晶的出现，可以保证获得所需的晶体取向；本发明籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的制造方法简单，简化了模壳的制备流程，降低了操作人员劳动强度，提高了模壳的生产效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的结构示意图；
图2为本发明籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的制造方法中上模具的结构示意图；
其中，1-籽晶，2-一级放大器，3-一级引晶段，4-二级放大器，5-二级引晶段，6-圆环形挡板，7-注蜡嘴，8-流通腔、9-空腔，10-缓冲腔，11-定位销，12-上模具。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳及其制造方法，以解决现有技术存在的问题，降低籽晶法的成本，提高籽晶法制备单晶合金的生产效率，并避免籽晶法中杂晶的产生。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本实施例籽晶法单晶生长取向精确控制模壳包括依次连接的一级放大器2、一级引晶段3、二级放大器4和二级引晶段5，一级放大器2和二级放大器4均为两端开口的圆锥形壳体，一级引晶段3和二级引晶段5均呈两端开口的圆柱形壳体，一级放大器2的直径较小的一端的开口用于放置籽晶1，一级放大器2直径较大的一端与一级引晶段3密封连接，一级引晶段3的另一端密封连接有圆环形挡板6，圆环形挡板6的内圈与二级放大器4直径较小的一端密封连接，二级放大器4直径较大的一端与二级引晶段5的一端密封连接。
值得注意的是，一级放大器2的锥度大于二级放大器4的锥度，二级放大器4的锥度为20°-30°；一级放大器2的底面直径与二级放大器4的底面直径相等，一级放大器2的长度为籽晶1高度的1/3。
一级引晶段3的直径和二级引晶段5的直径相等，一级引晶段3的长度和二级引晶段5的长度均为10-15mm。
一级放大器2、一级引晶段3、二级放大器4、圆环形挡板6和二级引晶段5的材料均为陶瓷；且一级放大器2、一级引晶段3、二级放大器4、圆环形挡板6和二级引晶段5一体成型。
本实施例籽晶法单晶生长取向精确控制模壳在使用时首先在单晶高温合金中切取长、宽分别为2.5-3mm，高位27mm的需要一次取向、二次取向的长方体籽晶1，并将该籽晶1一端伸入一级放大器2左端的空腔中，然后按照给定工艺进行单晶高温合金的制取即可；籽晶1的长度和宽度相等，即籽晶1的截面呈正方形，与传统的圆柱体籽晶相比，长方体的籽晶1的四个侧面所对应的晶体的取向即为所需的二次取向，从而通过精确控制籽晶1二次取向达到了精确控制单晶二次取向的目的，简化了对籽晶1的二次取向的标定，有助于精确控制籽晶1的二次取向；在籽晶1生长的前端设置圆环形挡板6即缩颈结构能够限制籽晶1生长初始阶段在籽晶1外围形成的杂晶生长空间，抑制杂晶的生长，保证籽晶1作为单一晶粒生长，从而保证获得所需晶体取向。
本实施例还提供一种籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的制造方法，包括以下步骤：
(1)制作籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的模具制作籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的蜡模；模具设置有注蜡嘴7、流通腔9和四个与籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的形状相同的空腔，空腔均一端与流通槽连通，空腔另一端连通有缓冲腔10，缓冲腔10的设置能够保证在模具中注蜡时蜡液能够完全填充空腔9的左端，保证蜡模的完整度；在本实施例中，模具包括上模具12和下模具，注蜡嘴7、流通腔9、空腔和缓冲腔10均一半位于上模具12、另一半位于下模具，上模具12与下模具通过定位销11可拆卸连接，图2所示为上模具12的结构示意图(由于下模具的结构与上模具12的结构相同，故不再示出)；该模具能够一次性制备四个籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的蜡模；值得注意的是，与籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的形状相同的空腔的大小与籽晶法单晶生长取向精确控制模壳的内部籽晶空腔的大小完全相同；
(2)在蜡模的外壁涂挂10mm厚的陶瓷耐火材料，然后将涂挂有陶瓷耐火材料的蜡模的开口较大的一端朝下放置于脱蜡釜中进行脱蜡；
(3)脱蜡完成后，将陶瓷耐火材料形成的壳体放置在1000℃的卧式炉中焙烧10h后得到籽晶法单晶生长取向精确控制模壳。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具存特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。