用于制备镍基单晶叶片的籽晶合金
技术领域
本发明涉及单晶叶片制备技术领域，尤其是一种用于制备镍基单晶叶片的籽晶合金。
背景技术
镍基单晶叶片通常可用选晶法和籽晶法进行制备。工业生产中选晶法应用较广，但选晶法存在选晶失败的风险，而且难以精确控制镍基单晶叶片的三维取向。而籽晶法如工艺控制得当，理论上镍基单晶叶片可完全复制籽晶的取向，可精确控制镍基单晶叶片的三维取向，形成完整的单晶，故镍基单晶叶片制备厂家大部分都在进行籽晶法生产镍基单晶叶片的技术研究。
通过籽晶法制备镍基单晶叶片，为降低籽晶合金对成品镍基单晶叶片成分的影响，籽晶合金的成分通常与制备的镍基单晶叶片的母合金成分相当，比如制备牌号为DD32的镍基单晶叶片，选用同牌号的合金单晶作为籽晶合金。目前在镍基单晶叶片制备时，首先将籽晶合金装入在单晶铸件型腔中，然后再将装有籽晶合金的单晶铸件型腔送入定向凝固炉内进行镍基单晶叶片的制备，制备出的镍基单晶叶片坯件如图2所示，镍基单晶叶片坯件从上到下依次为冒口、镍基单晶叶片、过渡段、回熔后的籽晶合金，对镍基单晶叶片坯件进行分析，部分镍基单晶叶片坯件中回熔后的籽晶合金未和连接段熔合，镍基单晶叶片也未能成功复制籽晶合金的取向，回熔凝固后的籽晶合金如图3所示，其表面有一层氧化层。出现这种情况原因为：选用的籽晶合金中含有Al、Ti、Cr等易氧化元素，在定向凝固炉升温过程中，易在籽晶合金表面形成一层氧化层，该层氧化层阻止了过渡段复制籽晶合金的取向，进而阻止了镍基单晶叶片复制籽晶合金的取向，影响镍基单晶叶片的制备。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于制备镍基单晶叶片的籽晶合金，所述籽晶合金能够降低因籽晶表面氧化而导致镍基单晶叶片复制籽晶取向失败的可能性，同时对镍基单晶叶片的成分影响较小。
本发明解决其技术问题所采用的用于制备镍基单晶叶片的籽晶合金，以质量百分比计，它是由下述原料制备而成：Co：5-25％，Mo：2-10％，Ta：5-20％，W：1-10％，Ni≥50％，其余为不可避免的杂质。
进一步的是，以质量百分比计，所述籽晶合金中Co、Ta、Mo含量之和不低于20％，Mo、W含量之和不高于15％。
进一步的是，所述籽晶合金熔点≤1420℃，凝固温度范围≤50℃。
本发明的有益效果是：本发明用于制备镍基单晶叶片的籽晶合金由Co、Mo、Ta、W、Ni元素构成，该籽晶合金所包括的元素为镍基单晶高温合金叶片中所包括的元素，不包括Al、Ti、Cr等易氧化元素，能够有效地防止在制备镍基单晶叶片时籽晶表面的氧化，降低因籽晶表面氧化而导致镍基单晶叶片复制籽晶取向失败的可能性，对制备的镍基单晶叶片成分影响也较小。Ta、Mo元素能够降低籽晶合金的熔点，Co元素会强化Ta、Mo对籽晶合金熔点的降低幅度，从而获得较低熔点的籽晶合金；根据制备的镍基单晶叶片的母合金成分，可通过Ta、Co、Mo元素对籽晶合金的熔点进行相应的调整，而且W能够调整籽晶合金的点阵常数及凝固温度范围，使籽晶合金与制备的镍基单晶叶片能够较好匹配。可见通过Co、Mo、Ta、W元素的优化组合,可获得适用于不同母合金成分的镍基单晶叶片制备的籽晶合金，显著提高籽晶合金的适用范围，便于镍基单晶叶片的制备，利于推广。
附图说明
图1是单晶铸件型腔的结构示意图；
图2是镍基单晶叶片坯件的示意图；
图3是现有的籽晶合金回熔凝固后示意图；
图4是本发明籽晶合金回熔凝固后的示意图；
图中标记为：单晶铸件型腔1、冒口2、镍基单晶叶片3、过渡段4、籽晶合金5。
具体实施方式
本发明用于制备镍基单晶叶片的籽晶合金，以质量百分比计，它是由下述原料制备而成：Co：5-25％，Mo：2-10％，Ta：5-20％，W：1-10％，Ni≥50％，其余为不可避免的杂质。其中以质量百分比计，所述籽晶合金5中Co、Ta、Mo含量之和不低于20％，Mo、W含量之和不高于15％；所述籽晶合金5熔点≤1420℃，籽晶合金的凝固温度范围≤50℃，籽晶合金5制造凝固时形成单一的γ相组织，无γ/γ＇共晶组织形成。
本发明用于制备镍基单晶叶片的籽晶合金5由Co、Mo、Ta、W、Ni元素构成，该籽晶合金5所包括的元素为镍基单晶高温合金叶片中所包括的元素，不包括Al、Ti、Cr等易氧化元素，能够有效地防止在制备镍基单晶叶片3时籽晶合金5表面的氧化，降低因籽晶合金5表面氧化而导致镍基单晶叶片3复制籽晶取向失败的可能性，对制备的镍基单晶叶片3成分影响也较小。Ta、Mo元素能够降低籽晶合金5的熔点，Co元素会强化Ta、Mo对籽晶合金5熔点的降低幅度，从而获得较低熔点的籽晶合金5；根据制备的镍基单晶叶片3的母合金成分，可通过Ta、Co、Mo元素对籽晶合金5的熔点进行相应的调整，而且W能够调整籽晶合金5的点阵常数及凝固温度范围，使籽晶合金5与制备的镍基单晶叶片3能够较好匹配。可见通过Co、Mo、Ta、W元素的优化组合,可获得适用于不同母合金成分的镍基单晶叶片3制备的籽晶合金5，显著提高籽晶合金5的适用范围，便于镍基单晶叶片3的制备，利于推广。
实施例
通过本发明的籽晶合金制备牌号为DD32的镍基单晶叶片，DD32镍基单晶叶片母合金成分(以质量百分比计)如表一所示：
表一
使用的籽晶合金5的成分(以质量百分比计，杂质含量较小，在此忽略不计)如表二所示；
表二
如图1所示，首先将尺寸为φ11mmx25mm的籽晶合金5装入在单晶铸件型腔1中，然后再将装有籽晶合金5的单晶铸件型腔送入定向凝固炉内进行镍基单晶叶片的制备，制备过程中，型壳保温温度为1530℃，浇注温度为1540℃，抽拉速度为5mm/min，制备出的镍基单晶叶片坯件如图2所示，镍基单晶叶片坯件从上到下依次为冒口2、镍基单晶叶片3、过渡段4、回熔后的籽晶合金5。
采用上述5组籽晶合金5均成功制备DD32镍基单晶叶片。经过检测，制备出的过渡段4及DD32镍基单晶叶片完全复制籽晶合金的取向，如图4所示，回熔凝固后籽晶合金5表面未发现氧化层。
对表二中第一组籽晶合金5制备时浇铸的母合金和制备出的DD32镍基单晶叶片成分(以质量百分比计)检测如表三所示：
表三
从表三可以得出，DD32镍基单晶叶片两端的叶尖和榫头部分与母合金的成分相当，可见本发明的籽晶合金5对制备的镍基单晶叶片5成分影响较小，不会导致镍基单晶叶片5成分偏离规范要求范围。
