随着对航空发动机推重比要求的不断提高，涡轮进口温度不断增高，结构更为复杂、最小壁厚更低的空心及超冷叶片逐渐成为发展趋势。叶片结构的复杂化导致其对晶体取向的依赖性更显著。目前，航空发动机相关设计和应用单位已在部分单晶叶片的生产要求中明确提出要将晶体取向控制在较窄的范围内，以提高其服役性能。
本项目团队主要围绕单晶叶片的晶体取向控制技术开展研究，在籽晶法控制单晶叶片晶体取向原理、籽晶法制备单晶过程中凝固缺陷的形成机制与控制技术、籽晶法制备单晶叶片的优化工艺、籽晶切取技术等开展了大量工作。首先，基于枝晶生长方向与镍基单晶高温合金低指数晶向重合原理，开发出了采用观察金相组织确定铸态镍基单晶高温合金晶体取向的技术，借助设计的单晶样品加持装置，可以将镍基单晶高温合金定向切割误差控制在2°以内，具有较高的工业应用前景；其次，基于籽晶法控制单晶叶片晶体取向原理，结合对籽晶段凝固缺陷形成机制和主要影响因素的认识，开发出了倾斜放置，并能够重复使用籽晶制备单晶高温合金的技术，通过优化工艺方案，能够显著提高籽晶法制备单晶高温合金的成功率，并极大降低了籽晶法制备单晶的成本，有力推动了籽晶法制备单晶叶片的工业化应用进程。
