本公開大體上涉及鑄造型芯構(gòu)件和利用這些型芯構(gòu)件的過程。本發(fā)明的型芯構(gòu)件可包括一種或更多種第一金屬構(gòu)件和一種或更多種第二金屬構(gòu)件。第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件在鑄造操作中，諸如在用于制作用于噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī)或功率生成渦輪構(gòu)件的渦輪葉片的超級合金的鑄造中，提供有用的特性。

背景技術(shù)：

許多現(xiàn)代發(fā)動機(jī)和下一代渦輪發(fā)動機(jī)需要具有錯綜且復(fù)雜的幾何形狀的構(gòu)件和零件，這需要新型材料和制造技術(shù)。用于制造發(fā)送機(jī)零件和構(gòu)件的常規(guī)技術(shù)涉及熔模鑄造或失蠟鑄造的費(fèi)力過程。熔模鑄造的一個示例涉及用于燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的典型轉(zhuǎn)子葉片的制造。渦輪葉片通常包括中空翼型件，該中空翼型件具有沿著葉片的翼展延伸的徑向通道，該徑向通道具有用于在發(fā)動機(jī)中的操作期間接收加壓冷卻空氣的至少一個或更多個入口。在葉片中的各種冷卻通路之間，包括在前緣和后緣之間配置在翼型件中間的曲折通道。翼型件通常包括延伸通過葉片以用于接收加壓冷卻空氣的入口，其包括諸如短湍流肋或銷的局部特征，以用于增加翼型件的被加熱側(cè)壁與內(nèi)部冷卻空氣之間的熱量轉(zhuǎn)移。

這些渦輪葉片的制造(通常由高強(qiáng)度、超級合金金屬材料制造)涉及許多步驟。首先，將精密陶瓷型芯制造成符合在渦輪葉片內(nèi)側(cè)所需的錯綜的冷卻通路。還形成精密剛模或模具，其限定渦輪葉片的精密3-d外部表面，包括其翼型件、平臺和一體燕尾件。陶瓷型芯組裝在兩個剛模半部的內(nèi)側(cè)，這兩個剛模半部在其間形成限定葉片的所得金屬部分的空間或空隙。將蠟注入組裝的剛模中，以填充空隙并包圍包封在其中的陶瓷型芯。將這兩個剛模半部分開并從模制的蠟中移除。模制的蠟具有期望葉片的精密構(gòu)造，并然后用陶瓷材料涂覆該模制的蠟，以形成包圍的陶瓷殼。然后，蠟被熔融并從殼中移除，從而在陶瓷殼與內(nèi)部陶瓷型芯之間留下對應(yīng)的空隙或空間。然后將熔融的超級合金金屬澆注到殼中以填充其中的空隙，并再次包封容納在殼中的陶瓷型芯。熔融金屬被冷卻和凝固，并然后適當(dāng)?shù)匾瞥獠繗ず蛢?nèi)部型芯，從而留下期望的金屬渦輪葉片，在葉片中得到內(nèi)部冷卻通路。

然后，可以對鑄造的渦輪葉片進(jìn)行額外的鑄造后修改，諸如但不限于根據(jù)需要穿過翼型件的側(cè)壁鉆合適膜冷卻孔排，以用于提供用于在內(nèi)部導(dǎo)送的冷卻空氣的出口，空氣然后在燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)中的操作期間在翼型件的外部表面上形成保護(hù)性冷卻空氣膜或覆層(blanket)。然而，這些鑄造后修改是有限的，且考慮到渦輪發(fā)動機(jī)的不斷增大的復(fù)雜性和渦輪葉片內(nèi)側(cè)的某些冷卻回路的所認(rèn)知的效率，需要更復(fù)雜且錯綜的內(nèi)部幾何形狀。雖然熔模鑄造能夠制造這些零件，但是位置精度和錯綜的內(nèi)部幾何形狀對于利用這些常規(guī)制造過程的制造而言變得更加復(fù)雜。因此，期望提供用于具有錯綜內(nèi)部空隙的三維構(gòu)件的改進(jìn)的鑄造方法。

使用采用耐火金屬和陶瓷鑄造構(gòu)件的組合的混合型芯構(gòu)件的精密金屬鑄造在本領(lǐng)域中是已知的。已制作了包括耐火金屬和陶瓷材料的部分的混合型芯。例如，參見題為“additivemanufacturingofhybridcore.”的美國專利2013/0266816。在該申請中公開的用于制造混合型芯的技術(shù)利用常規(guī)粉末床技術(shù)。雖然混合型芯提供了用于例如在噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī)中使用的渦輪葉片的鑄造中的超級合金的鑄造的額外的靈活性，但是仍然需要更先進(jìn)的熔模鑄造型芯技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本公開大體上涉及包括鑄造型芯的鑄造模具，該鑄造型芯包括第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件。在一方面中，第一金屬構(gòu)件可具有比第二金屬構(gòu)件低的熔點。在另一方面中，第二金屬構(gòu)件可包圍第一金屬構(gòu)件的至少一部分，并且當(dāng)?shù)谝唤饘贅?gòu)件被移除時在鑄造型芯中限定腔。第一金屬構(gòu)件和/或第二金屬構(gòu)件中的一個或更多個可通過使用本文所述的先進(jìn)直接激光熔融和/或燒結(jié)方法的添加制造過程形成。鑄造型芯還可包括由陶瓷材料形成的外殼模具。

在示例實施例中，第一金屬構(gòu)件可包括鋁、銅、銀、和/或金，且第二金屬構(gòu)件可包括鉬、鈮、鉭、和/或鎢。此外，第一金屬構(gòu)件和/或第二金屬構(gòu)件可包括合金。

第一金屬構(gòu)件和/或第二金屬構(gòu)件中的一個或更多個可適于在鑄造構(gòu)件內(nèi)限定冷卻孔、后緣冷卻通道、或微通道和其他結(jié)構(gòu)。第一金屬構(gòu)件和/或第二金屬構(gòu)件還可適于提供型芯支承結(jié)構(gòu)、平臺型芯結(jié)構(gòu)、或末梢旗(tipflag)結(jié)構(gòu)。為非耐火金屬和/或耐火金屬的若干種金屬構(gòu)件可用于單個鑄造型芯中，或者可單獨使用或與陶瓷鑄造型芯組件中的其他鑄造構(gòu)件一起使用。

本發(fā)明還涉及制作鑄造構(gòu)件的方法，包括：從包括第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件的鑄造模具組件移除第一金屬構(gòu)件，以在模具組件內(nèi)形成腔，第一金屬構(gòu)件具有比第二金屬構(gòu)件低的熔點，

將熔融金屬澆注到腔的至少一部分中以形成鑄造構(gòu)件，和從鑄造構(gòu)件移除第二金屬構(gòu)件。

在另一方面中，包括第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件的整個鑄造型芯可通過直接激光熔融/燒結(jié)由粉末床制作。備選地，第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件可組裝在模具內(nèi)，并可引入陶瓷漿料以形成鑄造型芯。

在另一方面中，第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件可使用am過程一起形成。在可能的am過程的一個實施例中，第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件可以通過包括以下步驟的過程逐層地構(gòu)建：(a)通過照射來固結(jié)粘合劑注入物，并且/或者燒結(jié)粉末床中的粉末層以形成熔合/燒結(jié)區(qū)域；(b)在粉末床上方提供后續(xù)的粉末層；和(c)使用與至少第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件對應(yīng)的至少兩種不同的粉末組分來重復(fù)步驟(a)和(b)。

技術(shù)方案1.一種鑄造模具，其包括：

鑄造型芯，其包括第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件，

其中，所述第一金屬構(gòu)件具有比所述第二金屬構(gòu)件低的熔點，且

其中，所述第二金屬構(gòu)件包圍所述第一金屬構(gòu)件的至少一部分并且當(dāng)所述第一金屬構(gòu)件被移除時在所述鑄造型芯中限定腔。

技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案1所述的鑄造模具，其中，所述第一金屬構(gòu)件包括鋁、鎳、銅、金、或銀中的至少一種。

技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案1所述的鑄造模具，其中，所述第一金屬構(gòu)件包括合金。

技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案1所述的鑄造模具，其中，所述第二金屬構(gòu)件包括鎢或鎢合金。

技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案1所述的鑄造模具，其中，所述第二金屬構(gòu)件包括鉬或鉬合金。

技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案1所述的鑄造模具，還包括外殼模具，所述外殼模具圍繞所述鑄造型芯的至少一部分。

技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案6所述的鑄造模具，其中，所述外殼模具包括陶瓷。

技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案1所述的鑄造模具，其中，所述第二金屬構(gòu)件構(gòu)造成在所述鑄造模具中限定至少一個冷卻特征。

技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案1所述的鑄造模具，其中，所述鑄造型芯包括一個或更多個陶瓷構(gòu)件。

技術(shù)方案10.一種制作鑄造構(gòu)件的方法，其包括：

從包括第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件的鑄造模具組件移除第一金屬構(gòu)件以在所述模具組件內(nèi)形成腔，所述第一金屬構(gòu)件具有比所述第二金屬構(gòu)件低的熔點；

將熔融金屬澆注到所述腔的至少一部分中以形成所述鑄造構(gòu)件；和

從所述鑄造構(gòu)件移除所述第二金屬構(gòu)件。

技術(shù)方案11.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，所述第一金屬構(gòu)件包括鋁、鎳、銅、金、或銀中的至少一種。

技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，所述第一金屬構(gòu)件包括合金。

技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，所述第二金屬構(gòu)件包括鎢或鎢合金。

技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，所述第二金屬構(gòu)件包括鉬或鉬合金。

技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，所述鑄造模具組件還包括外殼模具，所述外殼模具在所述熔融金屬被澆注到所述腔的所述至少一部分中之后被移除。

技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，其中，所述外殼模具包括陶瓷。

技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，移除所述第二金屬構(gòu)件包括蝕刻或酸處理中的至少一種。

技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，移除所述第一金屬構(gòu)件包括熔融。

技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案10所述的方法，其中，所述方法包括基于逐層來添加地形成所述第一金屬構(gòu)件和第二金屬構(gòu)件，包括以下步驟：

(a)照射粉末床中的粉末層，以形成熔合區(qū)域；

(b)在所述粉末床的上方提供后續(xù)的粉末層；和

(c)使用與至少所述第一金屬構(gòu)件和所述第二金屬構(gòu)件對應(yīng)的至少兩種不同的粉末組分來重復(fù)步驟(a)和(b)。

附圖說明

圖1是示出用于添加制造的常規(guī)設(shè)備的示例的示意圖。

圖2是允許貫穿構(gòu)建過程生產(chǎn)具有不同組分的零件的添加制造裝置的立體圖。

圖3是正使用圖2所示的添加制造裝置制造的構(gòu)件的俯視圖。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成鑄造構(gòu)件的方法。

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成鑄造構(gòu)件的方法。

圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成鑄造構(gòu)件的方法。

圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成鑄造構(gòu)件的方法。

圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成鑄造構(gòu)件的方法。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖所闡述的詳細(xì)描述的旨在作為各種構(gòu)造的描述，而不旨在表示可實踐本文中所述構(gòu)思的唯一構(gòu)造。該詳細(xì)描述包括具體細(xì)節(jié)，以用于提供各種構(gòu)思的透徹理解。然而，對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的是，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可實踐這些構(gòu)思。

本發(fā)明的第一金屬構(gòu)件和/或第二金屬構(gòu)件可使用添加制造(am)過程制作。與削減制造方法不同，am過程大體上涉及一個或更多個材料的累積，以制作凈形或者近凈形(nns)對象。雖然“添加制造”是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)用語(astmf2792)，但是am涵蓋以多種名稱為人所知的各種制造和原型制作技術(shù)，包括自由成型構(gòu)造、3d打印、快速原型制作/工具加工等。am技術(shù)能夠由多種材料構(gòu)造復(fù)雜的構(gòu)件。一般來說，獨立的對象可由計算機(jī)輔助設(shè)計(cad)模型來構(gòu)造。特定類型的am過程使用能量束(例如電子束或電磁輻射(諸如激光束))來燒結(jié)或熔融粉末材料，從而形成固體三維對象，在該對象中粉末材料的顆粒接合在一起。使用不同材料系統(tǒng)，例如，工程塑料、熱塑性彈性體、金屬、和陶瓷。激光燒結(jié)或熔融是用于功能原型和工具的快速構(gòu)造的優(yōu)秀am過程。應(yīng)用包括復(fù)雜工件、用于熔模鑄造的模型(pattern)、用于注射模制和剛模鑄造的金屬模具、以及用于砂型鑄造的模具和型芯的直接制造。構(gòu)造原型對象以增強(qiáng)在設(shè)計周期期間的構(gòu)思的溝通和測試是am過程的其他常見用途。

選擇性激光燒結(jié)、直接激光燒結(jié)、選擇性激光熔融和直接激光熔融是用來指通過使用激光束燒結(jié)或熔融細(xì)粉末來產(chǎn)生三維(3d)對象的常見工業(yè)用語。例如，美國專利號4863538和美國專利號5460758描述常規(guī)激光燒結(jié)技術(shù)。更準(zhǔn)確地說，燒結(jié)需要在比粉末材料的熔點低的溫度下熔合(凝聚)粉末的顆粒，而熔融需要完全地熔融粉末的顆粒以形成固體均質(zhì)體。與激光燒結(jié)或激光熔融相關(guān)的物理過程包括對粉末材料的熱量轉(zhuǎn)移，并且然后燒結(jié)或是熔融該粉末材料。雖然激光燒結(jié)和熔融過程可應(yīng)用于多種粉末材料，但是尚未完全了解生產(chǎn)途徑的科學(xué)和技術(shù)方面，例如，燒結(jié)或熔融速率和處理參數(shù)對在層制造過程期間的微結(jié)構(gòu)演變的影響。該構(gòu)造方法伴隨有多種模式的熱量、質(zhì)量和動量轉(zhuǎn)移以及使過程非常復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)。

圖1是示出用于直接金屬激光燒結(jié)(dmls)或直接金屬激光熔融(dmlm)的示范常規(guī)系統(tǒng)100的截面圖的示意圖。設(shè)備100通過使用由源(諸如激光器120)生成的能量束136燒結(jié)或熔融粉末材料(未示出)來以逐層的方式構(gòu)建對象，例如零件122。待由能量束熔融的粉末由貯存器126供應(yīng)，且利用沿方向134行進(jìn)的重涂器臂116均勻地散布在構(gòu)建板114上，以將粉末維持在水平118處，并且將延伸高于粉末水平118的過量粉末材料移除到廢物容器128。能量束136在檢流計掃描儀(galvoscanner)132的控制下燒結(jié)或熔融正在構(gòu)建的對象的截面層。降低構(gòu)建板114，并且將另一粉末層散布在構(gòu)建板和正構(gòu)建的對象上方，隨后通過激光器120繼續(xù)熔融/燒結(jié)粉末。重復(fù)該過程，直到由熔融/燒結(jié)的粉末材料完全地構(gòu)建零件122。激光器120可由包括處理器和存儲器的計算機(jī)系統(tǒng)來控制。計算機(jī)系統(tǒng)可確定各層的掃描模型，并且根據(jù)該掃描模型控制激光器120來照射粉末材料。在零件122的構(gòu)造完成之后，可對零件122應(yīng)用各種處理后程序。處理后程序包括通過例如吹風(fēng)或抽真空來移除進(jìn)路粉末。其他處理后程序包括應(yīng)力消除過程。

上述傳統(tǒng)的激光熔融/燒結(jié)技術(shù)在生產(chǎn)具有不同組分的am對象方面具有某些限制。例如，盡管可能改變連續(xù)層中的粉末的組分，但這可能變得麻煩，特別是在工業(yè)化設(shè)置中，其中制造步驟之間的停機(jī)時間引起高成本。最近，已經(jīng)開發(fā)了更先進(jìn)的激光熔融/燒結(jié)方法，其允許在構(gòu)建物的連續(xù)粉末層之間但在相同粉末層內(nèi)橫向地精密控制構(gòu)建物的組分。參見2015年8月25日提交且題為“coaterapparatusandmethodforadditivemanufacturing”的美國專利申請?zhí)杗o.14/834,517，其通過引用而整體并入本文中。

如圖2所示，先進(jìn)的粉末床機(jī)器包括定位在分配器32上方的貯存器組件30。分配器32包括一個或更多個細(xì)長槽38a-e。細(xì)長槽包括在槽和構(gòu)建板之間的沉積閥(二元或可變的)，該沉積閥控制粉末在構(gòu)建板12上的沉積。

貯存器組件30包括配置在各槽38a-e上方的至少一個貯存器。如圖2所示，貯存器組件包括例如20個貯存器。各貯存器由合適的壁或分隔物限定，從而形成有效地儲存和分配粉末的體積，粉末大體上提作“p”(即p1、p2、p3等)。各單獨的貯存器可裝載有具有獨特特性(諸如組分和/或粉末顆粒大小)的粉末p。例如，p1可用于構(gòu)建零件60，p2可用于構(gòu)建零件62，且p3可用于構(gòu)建零件64。應(yīng)當(dāng)理解，粉末p可以是用于添加制造的任何合適的材料。例如，粉末p可以是金屬、聚合物、有機(jī)物或陶瓷粉末。應(yīng)注意的是，貯存器組件30是可選的，并且粉末p可直接裝載到槽38中。

可選地，可期望在過程的循環(huán)之間吹掃槽38a-e，例如在期望沉積與之前的循環(huán)不同的粉末混合物的情況下。這可通過在過量粉末容器14上方移動槽38a-e且然后打開沉積閥以傾倒過量粉末來實現(xiàn)。該過程可通過使氣體或氣體混合物流動通過槽38a-e來增強(qiáng)。

圖3示出了用于構(gòu)件c的粉末層的一半，構(gòu)件c已被細(xì)分為10個單元寬15個單元高的格柵。為了例示的清楚，夸大了格柵單元的大小和它們的間距?？梢岳缡褂眠m當(dāng)?shù)膶嶓w建?；蛴嬎銠C(jī)輔助設(shè)計軟件來對作為各自具有單元格柵的一系列層的構(gòu)件c的表示進(jìn)行建模。圖4中所示的各獨特的陰影圖案表示一種獨特粉末的特性(例如組分和/或顆粒大小)。如圖所示，單個粉末層可包括不同類型的粉末(例如，p1、p2和p3)。雖然在圖3中例示了三種不同類型的粉末，但應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本公開的范圍的情況下，可以使用更多或更少類型的粉末。

應(yīng)用粉末p然后激光熔融粉末p的該循環(huán)被重復(fù)，直到整個構(gòu)件c完成。

可以采用其他技術(shù)來提供根據(jù)本發(fā)明的型芯構(gòu)件。例如，可使用在相同型芯構(gòu)件內(nèi)利用不同材料的注射模制技術(shù)來制作構(gòu)件。

本公開的型芯構(gòu)件可用于在最終產(chǎn)品中提供冷卻特征，諸如冷卻孔、后緣冷卻通道、微通道、連接兩個冷卻腔的交叉孔、在雙壁或近壁冷卻結(jié)構(gòu)中的內(nèi)部沖擊孔、葉片根部轉(zhuǎn)角中的復(fù)新孔(refresherhole)、以及本領(lǐng)域已知的額外冷卻特征。此外，型芯構(gòu)件可用于使兩種或更多種材料的熱膨脹特性匹配。本公開的型芯構(gòu)件還可用于對鑄造金屬對象的某些區(qū)域添加或摻雜期望的元素或合金。

上述添加制造技術(shù)能夠形成幾乎任何期望形狀和組分的型芯構(gòu)件。本公開的型芯構(gòu)件可以可選地與其他金屬件和/或陶瓷構(gòu)件組裝在一起。在一個實施例中，型芯構(gòu)件和任何其他可選的構(gòu)件可以用在陶瓷模具的型芯部分內(nèi)，諸如用于噴氣式飛機(jī)發(fā)動機(jī)的超級合金渦輪葉片的制造中。然后可以準(zhǔn)備模具，并且將熔融的超級合金澆注到該模具的腔中，包括與金屬構(gòu)件接觸?？梢允褂媒M合機(jī)械和化學(xué)過程從模具移除模具構(gòu)件?？稍谏叩臏囟群?或壓力下使用腐蝕性溶液濾出陶瓷材料。然后可以使用酸處理從所形成的超級合金構(gòu)件化學(xué)地蝕刻出梯度型芯構(gòu)件(gradedcorecomponent)。在一個方面中，梯度型芯構(gòu)件是被燒結(jié)而非熔融的。這可以增加用于移除梯度型芯構(gòu)件的選項的數(shù)量。例如，在一些情況下，可以使用物理手段(例如，搖動)移除燒結(jié)(不完全熔合)的金屬。此外，可使用酸蝕刻更容易地移除燒結(jié)材料，在酸蝕刻中，蝕刻溶液更快地滲透燒結(jié)的粉末結(jié)構(gòu)。

圖4-8例示了根據(jù)本公開的某些方面的使用鑄造模具400制作鑄造構(gòu)件414的方法。例如，參照圖4，鑄造模具可包括第一金屬構(gòu)件402和第二金屬構(gòu)件404?？蛇x地，鑄造模具400還可以包括圍繞第一金屬構(gòu)件402和第二金屬構(gòu)件404的至少一部分的外殼模具(未示出)。在一個方面中，鑄造模具400可用于鑄造噴氣式飛機(jī)構(gòu)件，諸如單晶超級合金渦輪葉片。

仍參照圖4，第一金屬構(gòu)件402和第二金屬構(gòu)件404可使用之前關(guān)于圖1-3的添加制造技術(shù)形成。例如，第一金屬部分402和第二金屬構(gòu)件404可使用添加制造同時形成。備選地，第一金屬構(gòu)件402和第二金屬構(gòu)件404可分開地形成。在一個方面中，第一金屬構(gòu)件402和第二金屬構(gòu)件404可使用相同的制造技術(shù)(例如，添加制造)形成。此外并且/或者備選地，第一金屬構(gòu)件402和第二金屬構(gòu)件404可使用不同的制造技術(shù)形成。

如果包括外殼模具(未圖示)，則其可在第一金屬構(gòu)件402和第二金屬構(gòu)件404周圍形成。備選地，第一金屬構(gòu)件402和第二金屬構(gòu)件404可放置在外殼模具內(nèi)。

第一金屬構(gòu)件402可包括具有比第二金屬構(gòu)件404低的熔點的金屬。在示例實施例中，第一金屬構(gòu)件可包括低熔點金屬和/或合金，包括但不限于鋁、鎳、鈷、鉻、銅、金、和/或銀或其組合或合金中的至少一種。在另一示例實施例中，第二金屬構(gòu)件404可包括耐火金屬和/或耐火金屬合金，包括但不限于鉬、鈮、鉭和/或鎢或其組合或合金中的至少一種。這些示例實施例不旨在是限制性的。例如，第一金屬構(gòu)件402可包括具有比用于第二金屬構(gòu)件404的金屬低的熔點的任何金屬。類似地，第二金屬構(gòu)件404可包括具有比用于第一金屬構(gòu)件402的金屬高的熔點的任何金屬。

在一個方面中，可以可選地選擇第一金屬構(gòu)件402和/或第二金屬構(gòu)件404的金屬，以通過使一種或更多種元素或合金擴(kuò)散到超級合金構(gòu)件中來局部地變更鑄造構(gòu)件414的組分。

第二金屬構(gòu)件404的形狀圖示了如何使用型芯構(gòu)件來在渦輪葉片414的壁內(nèi)形成小直徑冷卻孔416a、416b(在圖8中例示)和非線性、非視線冷卻孔(未示出)。第一金屬構(gòu)件402和/或第二金屬構(gòu)件404可用于在鑄造構(gòu)件中形成冷卻孔、后緣冷卻通道、或微通道。此外，第一金屬構(gòu)件402和/或第二金屬構(gòu)件404可用于型芯支承結(jié)構(gòu)、平臺型芯結(jié)構(gòu)、或末梢旗結(jié)構(gòu)。

根據(jù)本公開，可使用耐火金屬鉬、鈮、鉭、和鎢，并且它們是能夠以已經(jīng)用于混合型芯構(gòu)件的形式商業(yè)地獲得的。一些耐火金屬可氧化或溶解在熔融的超級合金中。耐火金屬型芯構(gòu)件可被涂覆有用于保護(hù)的陶瓷層。備選地，第二金屬構(gòu)件404可包括具有用于保護(hù)的0.1至1密耳厚的陶瓷層的到表面的梯度過渡。保護(hù)陶瓷層可包括二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鉻、莫來石和二氧化鉿。

第一金屬構(gòu)件402和/或第二金屬構(gòu)件404可具有到另一種金屬(諸如貴金屬(即，鉑)或鉻或鋁)的層的梯度過渡，以防止氧化。這些金屬層可單獨應(yīng)用或與之前論述的陶瓷層組合地應(yīng)用。

此外，第二金屬構(gòu)件404可包括在可能使用加熱時形成表面保護(hù)膜的材料。例如，mosi2，分別形成sio2保護(hù)層。

如圖5所例示的，可以從鑄造模具400移除第一金屬層402，以形成至少部分地由第二金屬構(gòu)件404限定的腔406。在圖5所例示的示例中，腔406形成在第二金屬構(gòu)件404內(nèi)。在一個方面中，可以通過熔融第一金屬構(gòu)件402來從鑄造模具400移除第一金屬構(gòu)件402。在示例實施例中，可以選擇第一金屬構(gòu)件402，使得其熔點比第二金屬構(gòu)件404的熔點低。以此方式，可熔融并移除第一金屬構(gòu)件402，而不熔融第二金屬構(gòu)件404或?qū)е聦Φ诙饘贅?gòu)件404的損壞。

如圖6所例示的，可將液態(tài)金屬408澆注到腔406中。液態(tài)金屬408可以是液態(tài)超級合金。例如，液態(tài)金屬408可以包括鎳基合金，其中包括鉻鎳鐵合金(inconel)。液態(tài)金屬408可凝固，以形成凝固金屬410，如圖7所例示的。

在形成凝固金屬410之后，可移除第二金屬構(gòu)件404以暴露鑄造構(gòu)件414，如圖8所例示的。第二金屬構(gòu)件404的移除可通過化學(xué)手段(例如，蝕刻和/或酸處理)來進(jìn)行。第二金屬構(gòu)件404可使用如下化學(xué)手段移除，該化學(xué)手段不移除凝固金屬410或?qū)е聦δ探饘?10的損壞。如果用作鑄造模具400的一部分，則可通過諸如破壞的機(jī)械手段來移除外殼模具(未示出)。可在第二金屬構(gòu)件404之前或之后移除外殼模具。

可在形成超級合金鑄造構(gòu)件期間和/或之后移除第一金屬構(gòu)件402和第二金屬構(gòu)件404?？蛇x擇第一金屬構(gòu)件402，使得其具有比第二金屬構(gòu)件404低的熔點。以此方式，可熔融并移除第一金屬構(gòu)件402，而不熔融第二金屬構(gòu)件404并且/或者導(dǎo)致對第二金屬構(gòu)件404的損壞。之后，可將熔融的超級合金澆注到通過移除第一金屬構(gòu)件402且通過留下第二金屬構(gòu)件404而形成的腔中。第二金屬構(gòu)件404的移除可在使熔融的超級合金凝固之后執(zhí)行，以產(chǎn)生鑄造構(gòu)件(例如，渦輪葉片)。例如，第二金屬構(gòu)件404可使用化學(xué)手段移除，該化學(xué)手段包括但不限于使用酸處理的蝕刻。移除第二金屬構(gòu)件的蝕刻可在在升高的溫度和壓力下浸入腐蝕性溶液中以移除任何陶瓷之前或之后進(jìn)行。在一個方面中，第二金屬構(gòu)件402可被燒結(jié)而非熔融。這可以增加用于移除第二金屬構(gòu)件402的選項的數(shù)量。例如，在一些情況下，可以使用物理手段(例如，搖動)來移除燒結(jié)(不完全熔合)的第二金屬。此外，可使用酸蝕刻更容易地移除燒結(jié)的材料，在酸蝕刻中，蝕刻溶液更快地滲透燒結(jié)的粉末結(jié)構(gòu)。

在上述示例中，為第一金屬構(gòu)件402的金屬可用作一次性模型材料，類似于用于形成渦輪葉片的失蠟工程中的蠟。此外，第一金屬構(gòu)件402可在失蠟過程內(nèi)與第二金屬構(gòu)件404結(jié)合地使用。在該情況下，兩種金屬構(gòu)件形成鑄造型芯的一部分。然后，鑄造型芯可被包圍在蠟中，且可選地，可被包圍在陶瓷殼中。蠟可被移除，并且此外，第一金屬構(gòu)件402可在用于移除蠟的同一或不同加熱步驟中被熔融掉。第一金屬構(gòu)件402可以在鑄造工程中用作流道(gate)材料，其在被熔融掉之后為隨后模制的材料提供通路。

本書面說明使用示例以公開本發(fā)明，包括優(yōu)選的實施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作并且使用任何裝置或系統(tǒng)并且實行任何合并的方法。本發(fā)明的可取得專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包含本領(lǐng)域人員想到的其他示例。如果這種其他示例具有不與權(quán)利要求的文字語言不同的結(jié)構(gòu)元素，或如果它們包括與權(quán)利要求的文字語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元素，則它們意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。來自所述的各實施例的方面以及各此類方面的其他已知等同物能夠由本領(lǐng)域技術(shù)人員混合和匹配，以構(gòu)造依照本申請的原理的額外的實施例和技術(shù)。