本發(fā)明涉及單晶高溫合金領(lǐng)域，具體為一種控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法。

背景技術(shù)：

1、單晶高溫合金具有優(yōu)異的高溫性能，被廣泛應(yīng)用在先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的熱端部件。而單晶材料性能的各向異性是單晶渦輪設(shè)計(jì)中必須要考慮的因素，鎳基單晶高溫合金通常為fcc結(jié)構(gòu)，其三個(gè)晶軸方向?yàn)?[100]-[010]-[001])，在這三個(gè)晶軸方向的力學(xué)性能相同，而與晶軸方向偏離的角度以及偏離的方向都對(duì)合金的力學(xué)性能造成很大的影響。目前有些航空廠已經(jīng)在對(duì)葉片取向提出更小偏離角度的同時(shí)要求偏角偏向于特定象限。采用傳統(tǒng)的選晶法制備葉片顯然無(wú)法達(dá)到該要求，另一方面籽晶小偏角導(dǎo)致了很難通過(guò)宏觀花樣的觀察，精準(zhǔn)判斷其實(shí)際晶體取向偏向哪個(gè)方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，該方法可明確小偏差角籽晶的三維取向，可根據(jù)不同的象限偏向需求定制不同的組裝方案，該方法在單晶葉片取向精準(zhǔn)控制方面建立了新的方向，實(shí)現(xiàn)了葉片“小偏角、定方向”的技術(shù)要求，可顯著提高單晶葉片的性能穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：

3、一種控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，包括以下步驟：

4、第一步：制備同時(shí)控制一次取向及二次取向方向僅有小偏角的籽晶；

5、第二步：測(cè)試籽晶取向，獲得衍射圖及結(jié)果；

6、第三步：通過(guò)公式計(jì)算籽晶實(shí)際取向衍射圖在屏幕上投影的偏角數(shù)據(jù)；

7、第四步：根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)在籽晶的特定側(cè)面進(jìn)行具有唯一指示性標(biāo)記；

8、第五步：按照標(biāo)記指示，組裝籽晶和鑄件蠟?zāi)！?/p>

9、所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，第一步制備控制一次取向及二次取向的小偏角籽晶包括：(1)籽晶宏觀形狀為立方體，立方體的邊長(zhǎng)為2～40mm；(2)籽晶的一次取向與目標(biāo)取向的偏差角較小，在0°～8°范圍內(nèi)；(3)籽晶表面光滑且相鄰平面的垂直度較高，在0～0.2mm范圍內(nèi)。

10、所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，第二步測(cè)試籽晶取向包括：(1)測(cè)試設(shè)備基于x射線反射勞厄法測(cè)量大塊單晶的晶體學(xué)取向；(2)測(cè)試時(shí)籽晶與樣品臺(tái)軸向重合且側(cè)平面平行安裝。

11、所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，第三步計(jì)算籽晶取向投影偏角時(shí)記錄衍射結(jié)果數(shù)據(jù)，并根據(jù)公式計(jì)算μ值，判斷籽晶取向與籽晶宏觀結(jié)構(gòu)的位相關(guān)系；所述公式為：γ是以[100]晶向?yàn)樾D(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，δ是以[010]晶向?yàn)樾D(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度。

12、所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，第四步指示性標(biāo)記位于籽晶的某側(cè)平面，標(biāo)記本身具有空間唯一指向性，采用“△”“↑”“∧”或“a”，標(biāo)記平面為籽晶旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)投影區(qū)域時(shí)的上側(cè)面。

13、所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，第五步組裝籽晶和鑄件蠟?zāi)?，同時(shí)對(duì)籽晶和鑄件建立笛卡爾左手坐標(biāo)，籽晶坐標(biāo)建立時(shí)，標(biāo)記面所在方向?yàn)閥′+，標(biāo)記指向方向?yàn)閦′+，籽晶與鑄件蠟?zāi)Ｗ鴺?biāo)同軸安裝。

14、本發(fā)明的設(shè)計(jì)思想是：

15、本發(fā)明采用單晶衍射儀及數(shù)據(jù)計(jì)算的方法對(duì)小偏角籽晶的取向偏向進(jìn)行測(cè)試及計(jì)算，利用計(jì)算數(shù)據(jù)精準(zhǔn)判定籽晶小偏角的傾轉(zhuǎn)方向，進(jìn)而確定籽晶與鑄件的安裝方案以實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片取向投影落在某個(gè)的目標(biāo)。

16、本發(fā)明采用控制二次取向的籽晶制備方法及籽晶三維取向檢測(cè)技術(shù)，可以明確具有小偏差角籽晶的三維取向與宏觀取向的位相關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)特定的安裝方案控制單晶取向的偏角投影到葉片特定象限。

17、本方法的優(yōu)點(diǎn)及有益效果在于：

18、1.本發(fā)明可確定每個(gè)籽晶的三維取向。

19、2.本發(fā)明對(duì)于小偏角籽晶的取向偏向具有明確的數(shù)據(jù)指導(dǎo)。

20、3.本發(fā)明對(duì)于控制葉片取向投影在任何象限均有作用。

21、4.本發(fā)明可突破“小偏角，定方向”的技術(shù)瓶頸。

22、5.本發(fā)明控制葉片取向一致性，穩(wěn)定葉片及其他鑄件的力學(xué)性能。

技術(shù)特征：

1.一種控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，其特征在于，第一步制備控制一次取向及二次取向的小偏角籽晶包括：(1)籽晶宏觀形狀為立方體，立方體的邊長(zhǎng)為2～40mm；(2)籽晶的一次取向與目標(biāo)取向的偏差角較小，在0°～8°范圍內(nèi)；(3)籽晶表面光滑且相鄰平面的垂直度較高，在0～0.2mm范圍內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，其特征在于，第二步測(cè)試籽晶取向包括：(1)測(cè)試設(shè)備基于x射線反射勞厄法測(cè)量大塊單晶的晶體學(xué)取向；(2)測(cè)試時(shí)籽晶與樣品臺(tái)軸向重合且側(cè)平面平行安裝。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，其特征在于，第三步計(jì)算籽晶取向投影偏角時(shí)記錄衍射結(jié)果數(shù)據(jù)，并根據(jù)公式計(jì)算μ值，判斷籽晶取向與籽晶宏觀結(jié)構(gòu)的位相關(guān)系；所述公式為：γ是以[100]晶向?yàn)樾D(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度，δ是以[010]晶向?yàn)樾D(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)角度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，其特征在于，第四步指示性標(biāo)記位于籽晶的某側(cè)平面，標(biāo)記本身具有空間唯一指向性，采用“△”“↑”“∧”或“a”，標(biāo)記平面為籽晶旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)投影區(qū)域時(shí)的上側(cè)面。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法，其特征在于，第五步組裝籽晶和鑄件蠟?zāi)?，同時(shí)對(duì)籽晶和鑄件建立笛卡爾左手坐標(biāo)，籽晶坐標(biāo)建立時(shí)，標(biāo)記面所在方向?yàn)閥′+，標(biāo)記指向方向?yàn)閦′+，籽晶與鑄件蠟?zāi)Ｗ鴺?biāo)同軸安裝。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及單晶高溫合金領(lǐng)域，具體為一種控制單晶取向偏角投影到葉片特定象限的方法。該方法包括以下步驟：(1)制備同時(shí)控制一次取向及二次取向方向僅有小偏角的籽晶；(2)測(cè)試籽晶取向，獲得衍射圖及結(jié)果；(3)通過(guò)公式計(jì)算籽晶實(shí)際取向衍射圖在屏幕上投影的偏角數(shù)據(jù)；(4)根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)在籽晶的特定側(cè)面進(jìn)行具有唯一指示性標(biāo)記；(5)按照標(biāo)記指示，組裝籽晶和鑄件蠟?zāi)?。本發(fā)明采用控制二次取向的籽晶制備方法及籽晶三維取向檢測(cè)技術(shù)，可以明確具有小偏差角籽晶的三維取向與宏觀取向的位相關(guān)系，進(jìn)而通過(guò)特定的安裝方案控制單晶取向的偏角投影到葉片特定象限。

技術(shù)研發(fā)人員：盛乃成,曹夕,呂明,侯桂臣,荀淑玲,王振江,謝君,周亦胄,孫曉峰
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院金屬研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2