способ получения ориентированных монокристаллических заготовок из сплавов с перитектическим превращением

Формула изобретения

Способ получения ориентированных монокристаллических заготовок из сплавов с перитектическим превращением, включающий изготовление поликристаллической заготовки, ее повторное расплавление на монокристаллической затравке и направленное затвердевание с температурным градиентом, отличающийся тем, что используют монокристаллическую затравку из состава сплава твердого раствора, первоначально кристаллизующегося до начала перитектической реакции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области литейного производства, преимущественного к технологии получения монокристаллических отливок для изделий из сплава с перитектическим превращением.

Известен способ получения ориентируемых монокристаллов из чистых металлов и сплавов твердых растворов методом затвердевания из расплава и использованием монокристаллических затравок [1] При этом выращиваемый кристалл и монокристаллическая затравка имеют одинаковый состав.

Известный способ позволяет получить монокристаллические заготовки с требуемой ориентацией из металлов и сплавов твердых растворов, однако получить монокристаллические заготовки с требуемой ориентацией из сплавов перитектическим превращением не удается.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения монокристаллических заготовок, основанный на зонном выравнивании, заключается в поддержании на поверхности раздела состава сплава и температуры ниже перитектической горизонтали [2] Данный способ позволяет получить монокристаллические заготовки из сплавов с перитектическим превращением с произвольной ориентацией, однако получить монокристаллическую заготовку с требуемой ориентацией из сплава с перитектическим превращением не удается даже с использованием монокристаллической затравки. В получаемой заготовке просматривается только столбчатая структура.

Изобретение решает задачу получения ориентированных монокристаллических заготовок из сплавов, кристаллизующихся по перитектической реакции, включающей изготовление поликристаллических заготовок заданного химического состава, повторное расплавление на монокристаллической затравке, направленное затвердевание в тепловом поле с температурным градиентом, используют монокристаллические затравки требуемой ориентации из сплава твердого раствора, первоначально кристаллизующегося до перитектической реакции.

Использование монокристаллической затравки из состава сплава твердого раствора, кристаллизующего до перитектической реакции, позволяет воспроизвести ориентацию затравки в заготовке из сплава перитектического типа.

Использование монокристаллической затравки из состава сплава с перитектическим превращением приводит к разрушению монокристаллической структуры при повторном нагреве и частичном расплавлении перед началом выращивания.

По сравнению с наиболее близким аналогичным решением заявленный способ имеет существенный отличительный признак: для получения монокристаллических заготовок с требуемой ориентацией из сплава с перитектическим превращением используют монокристаллические затравки из состава твердого раствора, первоначально кристаллизующегося до перитектического превращения, Следовательно, заявленный способ соответствует требованию "новизна".

При реализации изобретение удается получать монокристаллические заготовки с требуемой ориентацией из сплавов перитектического типа.

Пример. Получают монокристаллическую заготовку из сплава с перитектическим превращением 84% Cu 16% Ge. Диаметр заготовки 17 мм. Для затравки берут монокристаллический образец с ориентацией <100> по оси из сплава 90% Cu 10% Ge. Монокристаллическую затравку помещают в керамическую трубку из окиси алюминия и устанавливают в тепловой узел кристаллизатора. Откачивают воздух до остаточного давления 1,310^-5 Па и запускают аргон. Включают нагрев и расплавляют поликристаллическую заготовку и верхнюю часть затравки. Создают температурный градиент в жидкости перед фронтом кристаллизации 5-10 град/мм. Производят подъем теплового узла со скоростью 1 мм/мин. В заготовке после выращивания наблюдается монокристаллическая структура с направлением <100>.

Другие примеры получения монокристаллических заготовок из сплавов с перитектическим превращением приведены в таблице.