背景技術：
：縱觀先進航空發(fā)動機近幾十年來的發(fā)展歷程，發(fā)展具有復雜氣冷通道的單晶渦輪葉片已經(jīng)成為繼續(xù)提升先進航空發(fā)動機關鍵熱端部件整體性能的有效手段和必然趨勢。但是，隨著新型含Re單晶高溫合金的涌現(xiàn)以及先進渦輪葉片尺寸的大型化和結構的復雜化，單晶高溫合金葉片的制備成本大幅度提高，因而需要優(yōu)化定向凝固工藝，減少雜晶等鑄造缺陷，嚴格地控制單晶的完整性，提高單晶葉片成品率，達到控制成本的目的，實現(xiàn)單晶葉片的工業(yè)化應用。具體來說，新型單晶高溫合金中添加了大量的難熔元素和稀貴金屬元素，造成了單晶高溫合金鑄造過程中容易生成雜晶等缺陷；此外，先進單晶渦輪葉片外形復雜，內(nèi)部為空心氣冷結構，截面形狀多變，進一步誘發(fā)單晶制備過程中缺陷形成傾向增加。而單晶高溫合金中嚴格限制了晶界強化元素C、B、Hf的使用，使晶界這一破壞單晶完整性的鑄造缺陷更容易成為單晶鑄件高溫服役過程中的薄弱結構，降低葉片的使用壽命，導致葉片提前報廢，大幅度增加了葉片的制備成本。因此，優(yōu)化定向凝固工藝，減少雜晶等鑄造缺陷，嚴格地控制單晶的完整性，提高單晶葉片的成品率，降低葉片研制成本，正是實現(xiàn)具有復雜結構的先進單晶渦輪葉片批量生產(chǎn)的核心內(nèi)容和關鍵技術。

技術實現(xiàn)要素：
：本發(fā)明的目的是提供一種單晶高溫合金鑄件的生長工藝，主要適用于解決單晶高溫合金定向凝固過程中由于幾何結構變化引起的雜晶問題。

本發(fā)明的技術方案是：

隨著抽拉速率的提高，一種單晶高溫合金鑄件變截面緣板位置逐漸出現(xiàn)雜晶。但是，當抽拉速率過低時，導致單晶葉片澆注凝固周期增加，嚴重影響葉片制備效率，使單晶葉片生產(chǎn)成本提高。

因此，采用變抽拉速率的工藝，在雜晶容易出現(xiàn)的葉片變截面緣板位置，降低抽拉速率，減小雜晶形成傾向。

一種單晶高溫合金工作葉片的制造方法，其包括以下具體步驟：

步驟一、工作葉片蠟模制備與組合

以蠟為原材料用模具壓制葉片蠟件以及澆注系統(tǒng)，再將所述葉片蠟件與澆注系統(tǒng)進行組合形成葉片蠟模組；

步驟二、模殼制備

以模殼制備材料對上述的葉片蠟模組進行包裹形成模殼，模殼共有7層，其中第1層為70目，第2層為36目，3-7層為24目；將包裹后的模殼置于熱爐中進行脫蠟處理；

步驟三、確定抽拉速度區(qū)間

采用鑄造模擬仿真軟件對葉片晶粒組織分布情況進行模擬計算分析，在計算中采用的抽拉速度分別為1、2、3、4、6、9mm/min，并上述的不同的抽拉速度分別輸出葉片晶粒組織分布情況的結果，當葉片晶粒組織分布情況結果顯示為單晶時，該結果對應的抽拉速度作為待選取抽拉速度，且將待選取抽拉速度中速度最大值作為上限，速度最小值作為下限，將上、下限之間作為抽拉速度的調(diào)整區(qū)間；

步驟四、葉片成型

對模殼進行加熱和澆注，當澆注完成后，以上限速度作為起始抽拉速度進行工作葉片冷卻，當冷卻到接近葉片緣板部位時降低抽拉速度，當葉片緣板部位冷卻完成后，將抽拉速度提升至上限速度，至完成單晶葉片成型。

本發(fā)明的有益效果是：

采用變抽拉速率工藝，在雜晶容易出現(xiàn)的變截面緣板位置，降低抽拉速率，可有效減少緣板雜晶形成。同時，采用變抽拉速率工藝，在保證單晶葉片單晶完整性的情況下，減少單晶葉片熔鑄時間，控制葉片制備成本。

從工作葉片結構可以看出，葉身與緣板屬于變截面結構，在提高工作葉片生產(chǎn)效率的同時，必須確保變截面部位。葉片晶粒組織分布情況將其中無雜晶對計算結果進行分析，結果顯示，在1、2mm/min的低抽拉速率下，選晶器3選出的晶?？梢酝ㄟ^過渡段2長入單晶葉片1，且無雜晶形成。當抽拉速率增加到4mm/min時，在緣板邊角處開始形成雜晶。隨著抽拉速率的繼續(xù)增加，雜晶的數(shù)量和尺寸也不斷增加，選出的晶粒無法長入緣板。

附圖說明：

圖1是單個葉片模組結構示意圖；

圖2是葉片模組整體結構示意圖；

1-單晶葉片、2-過渡段、3-選晶器、4-澆注系統(tǒng)。

具體實施方式

為了研究緣板中晶粒生長行為和雜晶形成的過程，采用具有典型變截面緣板的單晶高壓渦輪工作葉片為研究對象，葉片組合方案三維模型見圖1。模組主要包括：單晶葉片1、過渡段2、選晶器3、澆注系統(tǒng)4，單晶葉片1與過渡段2圓滑過渡，過渡段2底部與螺旋選晶器3連接，模組采用底注式澆注，金屬液由橫澆道4進入選晶器3起始端，自下向上分別進入選晶器3、過渡段2及單晶葉片1。

一種單晶高溫合金工作葉片的制造方法，其包括以下具體步驟：

步驟一、工作葉片蠟模制備與組合

以蠟為原材料用模具壓制葉片蠟件以及澆注系統(tǒng)，再將所述葉片蠟件與澆注系統(tǒng)進行組合形成葉片蠟模組；

步驟二、模殼制備

以模殼制備材料對上述的葉片蠟模組進行包裹形成模殼，模殼共有7層，模殼制備材料包括硅溶膠和EC95粉，各層所用的EC95粉的粒度不同，其中第1層為70目，第2層為36目，3-7層為24目；將包裹后的模殼置于熱爐中進行脫蠟處理；

步驟三、采用鑄造模擬仿真軟件(例如，ProCAST)對葉片晶粒組織分布情況進行模擬計算分析，在計算中采用的抽拉速度分別為1、2、3、4、6、9mm/min，并上述的不同的抽拉速度分別輸出葉片晶粒組織分布情況的結果，當葉片晶粒組織分布情況結果顯示為單晶時， 該結果對應的抽拉速度作為待選取抽拉速度，且將待選取抽拉速度中速度最大值作為上限，速度最小值作為下限，將上、下限之間作為抽拉速度的調(diào)整區(qū)間；

步驟四、葉片成型

對模殼進行加熱和澆注，當澆注完成后，以上限速度作為起始抽拉速度進行工作葉片冷卻，當冷卻到接近葉片緣板部位時降低抽拉速度，當葉片緣板部位冷卻完成后，將抽拉速度提升至上限速度，至完成單晶葉片成型。