Используемые в настоящее время методы направленной кристаллизации лопаток авиационных газотурбинных двигателей связаны с нагревом формы перед заливкой до температуры на 150…200 °С выше ликвидуса сплава.
В широко известных вакуумных плавильно-заливочных установках используют тепловой узел с графитовой нагревательной оснасткой и перемещают форму сверху вниз в зону охлаждения. При этом технологический цикл для лопаток длиной до 130 мм составляет 1,5…2 часа. Структура лопаток состоит из нескольких достаточно крупных зерен с произвольной кристаллографической ориентацией. Для обеспечения стабильного технологического процесса необходимо использовать автоматизированные средства управления скоростью перемещения формы относительно зоны нагрева, а для получения заданной ориентации приходится использовать специальные затравки. Все это представляет определенные технологические трудности и предопределяет высокую стоимость литых лопаток с направленной структурой.

Специалистами ОАО "НПО "Сатурн" разработан способ направленной кристаллизации в формах, нагретых перед заливкой жаропрочного сплава до температуры 900…1000 °С. Данный способ используется для изготовления лопаток с ориентированной структурой высотой до 100…130 мм. Массивная литейная форма с открытым дном, нагретая до температуры на 300…400 °С ниже области солидуса сплава устанавливается на медный охлаждаемый водой двух- или трехсекционный кристаллизатор, каждая из секций которого является электродом цепи переменного тока. Полости литейной формы соединены верхним литниковым каналом, обеспечивающим наряду с заполнением создание электрического контакта между электродами-кристаллизаторами. После заполнения формы сплавом по отливке протекает электрический ток и поддерживает расплав в жидком состоянии даже в зоне контакта отливка-кристаллизатор, что подтверждено замером температуры с помощью термопары.

В процессе выдержки расплава в форме при температуре на 150...200 °С (1500…1650 °С для сплава ЖС6У) выше области ликвидуса сплава происходит прогрев формы в прилегающей к отливке области до температуры расплава.

Одновременно происходит неравномерный прогрев массивной литейной формы. Верхняя часть разогревается сильнее нижней в результате действия медного водоохлаждаемого кристаллизатора. После прогрева формы до заданной температуры отключается электрический ток. Жидкий металл в форме перестает двигаться, в том числе и в зоне контакта с кристаллизатором. В результате конкурентного отбора кристаллов в зоне контакта с кристаллизатором образуется мелкодендритная направленная кристаллическая структура с ориентацией [001].

Описанная технологическая схема реализована на модернизированной вакуумной плавильно-заливочной установке УППФ-1АМ.

Лопатки, отлитые из сплава ЖС6УВИ, имеют четкую мелкокристаллическую направленную структуру. При литье применяют обычные, пригодные для равноосного литья корундовые формы на дистенсиллиманите без добавок алюминиевого порошка АСД-4, который используют в типовой технологии литья методом направленной кристаллизации.

Достаточно высокий уровень механических свойств образцов и характер макроструктуры лопаток подтверждает работоспособность описанного метода направленной кристаллизации в "холодных" формах на типовом оборудовании для вакуумного жаропрочного литья при его незначительной модернизации.