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作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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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有特定的方位、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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

发明人研究发现，引晶条1的接入虽然可以有效避免叶片缘板3部位杂晶的形成，但是引晶条1的接入在缘板3部位极易出现再结晶的问题，发明人进一步研究发现引晶条1接入之所以会引起缘板3处发生再结晶主要原因在引晶条1较长容易产生较大的应力和应变的积累，在定向凝固过程中晶条会对缘板3产生拉扯，进而造成缘板3部位应力集中。本申请正是为解决该问题而提出的解决方案。

参见图1，本发明实施例提供的单晶高温合金转子叶片制备方法，在组装蜡树时，在叶片蜡模上粘贴引晶条1，利用引晶条1将叶身2的底端与叶身上部的缘板3连接起来，然后经制壳、脱蜡、型壳焙烧、浇注、脱壳、热处理及切割完成叶片的制备；其中，引晶条1具有顺次连接的水平段101和倾斜段102，水平段101与缘板3的侧部垂直连接，且平行于缘板3向外延伸设置，倾斜段102的一端与水平段101远离缘板3的一端连接，另一端朝下向内倾斜延伸直至与叶身2的底端连接。

本发明的关键点在于控制引晶条1的接入位向角，使其尽可能的降低和消除定向凝固过程中晶条对缘板3的拉应力，从而达到有效降低缘板3部位再结晶的风险。具体而言是，通过将引晶条1设计为由水平段101和倾斜段102组成的折弯式结构，且将水平段101平行于缘板3与缘板3的侧部垂直连接，使得单晶铸造过程中，倾斜段102上的竖斜拉力不仅不会造成水平段101上的水平分拉力，反而在呈锐角的拐角处被模壳4所抵消掉，使其应力不会传入叶片，从而有效避免再结晶得产生，如图2和3所示。

本实施例中，通过简单的引晶条1即可同时解决缘板3处杂晶和再结晶的问题，具有设计简单、加工处理方便及材料浪费少的优点。此外，因引晶条1是与缘板3的侧壁垂直连接，且平行于缘板3向外延伸的，因此引晶条1收缩产生的拉力不易引起缘板3变形，制备得到的铸件形状尺寸有保证。

在一些实施例中，在水平段101和倾斜段102连接处还可以设置缩颈103，所谓缩颈103是指引晶条1的截面尺寸变小，设计缩颈103可以进一步分散引晶条1与缘板3连接处的应力，使其引晶条1上的应力集中在缩颈103部位，减轻晶条其它部位的应力分布。此外，在实际应用中，引晶条1主要设置在缘板3的边角处，当然也可以设置在其他薄弱位置，在此不再赘述。

在另一些实施例中，水平段101的长度控制在2.0～8.0mm比较合适，这是因为，当水平段101长度小于上述范围时，水平段101和倾斜段102连接处过于靠近缘板3，由于倾斜段102较长，在凝固后冷却收缩较大，造成较大的竖拉力F_Z，若拐角处的模壳不足以完全抵消掉倾斜段102上的竖斜拉力时，会使得上述竖斜拉力有可能传递至缘板3，造成缘板3变形引起再结晶。此外，也无法确保折弯处缩颈的再结晶缺陷向缘板3扩展。而当大于上述范围时，会增加水平段101的线收缩量，使其水平段101变形程度增加，增大应变累积量，不仅无法起到明显的效果，还会浪费材料，影响后工序制壳。

此外，当引晶条1的长度/水平段101的长度≥10时，也即引晶条1的整体长度是水平段101长度的十倍及以上时，由于水平段101的长度远远短于倾斜段102，使得水平段101的铸造线收缩总量也远远小于倾斜段102，因而对缘板3产生的铸造拉力非常小，可进一步降低再结晶形成的风险。

如图3所示，本实施例中，引晶条1的水平段101很短，只有几毫米长，使得水平段101的铸造线收缩总量非常小，对叶片产生的拉力非常小，不会引起再结晶，倾斜段102上的巨大竖拉力F_Z会在拐角处被模壳4的阻力F'抵消，铸件仅受到很小的水平拉力F_X，不足以引起再结晶。此外，由于引晶条1的截面尺寸非常小，当F_Z过大时，引晶条1会自行断开，使拉力消失，也即缘板3所受拉力不会特别大，可以进一步防止再结晶的发生。

需要解释说明的是，在实际应用中，引晶条1的横截面形状可以设计成圆形，圆形引晶条1的直径可以控制在1.0～6.0mm，缩颈103的直径通常控制在0.5～2.0mm比较合适，而缘板3的厚度可以控制在1-5mm，叶身2的底部与选晶器5的选晶段连接。

如图4所示，需要解释说明的是，为控制晶体取向，获得取向偏离较小的单晶高温合金叶片，可以将选晶器5的起晶段501和螺旋选晶段502偏心连接，使得定向凝固过程中，起晶段501芯部取向较小的晶粒从螺旋选晶段502的底部偏向螺旋选晶段502的起始延伸方向一侧进入螺旋选晶段502内，从而获得生长优势(生长距离缩短)，淘汰起晶段501外侧取向偏离较大的晶粒，以此获得取向偏离较小的单晶高温合金铸件。

其中，所谓偏心连接是指起晶段501的上端面的中心O₂偏离螺旋选晶段502的中心轨迹线，而为实现起晶段501芯部取向较小的晶粒从螺旋选晶段502的底部偏向螺旋选晶段502的起始延伸方向(图中直线箭头指向)一侧进入螺旋选晶段502内，在将螺旋选晶段502的下端与起晶段501的上端面连接时，需要保证起晶段501的上端面的中心O₂位于螺旋选晶段502与起晶段501的结合面上，且偏向螺旋选晶段502的起始延伸方向一侧设置。

在另一些实施例中，为有效缩短引晶1的长度，达到节省物料的目的，引晶条1的水平段101和倾斜段102的中心线位于与缘板3的上表面垂直的同一铅锤面内。

本发明实施例另一方面还保护一种上述制备方法制得的单晶高温合金转子叶片，由于该单晶高温合金转子叶片采用上述实施例制备方法制得，因此该单晶高温合金转子叶片的缘板3处不仅不会出现杂晶的问题，而且也不会出现再结晶的问题。

以下将结合具体的应用例对本申请技术方案优点效果作详细说明。

应用例1：

采用镍基单晶高温合金CMSX-4作为叶片制备原材料，合金成分如表1所示。

表1合金元素成分质量百分比(wt.％)

以航空发动机低压涡轮转子叶片为例，该叶片长×宽×高约为114mm×51mm×23mm，引晶条采用圆棒型，直径大小为1.0mm。其中水平段长度为5mm，竖直端与水平段之间的夹角θ＝80°，二者连接部位缩颈直径为0.5mm。将折弯式引晶条进行组模，并经多次挂浆、淋砂后风干，随后将风干后的模壳进行脱蜡和焙烧，制备成厚度为5.5mm的刚玉模壳备用。模壳在ALD真空定向凝固炉中进行浇注，炉内上、下区加热器温度为1530℃，浇注温度为1500℃，抽拉速度为3.0mm/min。浇注完成后的铸件经去壳清理后进行标准固溶热处理，热处理完成后的铸件经腐蚀后观察表面晶粒形貌，从图5中铸件腐蚀后的表面晶粒形貌图中可以明确看出，铸件的缘板处未发生再结晶，而且再结晶被引导至薄弱的缩颈处，而从图6可以看出，现有的引晶法制备的铸件在缘板处明显存在再结晶的问题。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

同时，上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。