CN101875091A - 一种钇溶胶粘结氧化钇模壳及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钇溶胶粘结氧化钇模壳及其制备方法，该钇溶胶粘结的氧化钇模壳的成分除小于1％的杂质以外，全部为氧化钇，所述的杂质可以是ZrO2、Al2O3。在制备方法上采用挂浆、干燥、撒砂、脱蜡、烧结获得的氧化钇模壳能够在2000℃的服役温度下进行Ti、Nb、稀土元素等高活性金属或含高活性金属的合金的精密铸造、定向凝固。在高温精密铸造、定向凝固制件制备过程中，钇溶胶粘结的氧化钇模壳不与高活性金属反应，铸件表面光洁，没有粘砂现象，可得到质量良好的铸件。
Description
技术领域
本发明涉及一种模壳，更特别地说，是指一种适用于对熔炼后的高活性金属及含高活性金属的合金进行成型的钇溶胶粘结氧化钇模壳。
背景技术
作为精密铸造或定向凝固用的模壳一般需要具有高的化学稳定性、良好的高温强度、好的抗热震性，且在熔炼过程中模壳不变形。
钛、铝、铌、稀土元素等高活性金属化学活性高，在精密铸造或定向凝固过程中易于与模壳材料发生反应，在制件的表面形成污染层，以及在制件内部形成夹杂物，从而影响制件的力学性能。
钛合金是一种引人注目的优良结构材料，具有密度小、比强度高、抗腐蚀性能好等特点，已广泛应用于航空、航天领域。钛合金铸件更有其独特的优越性，特别是熔模精密铸件，形状可任意复杂，可近无余量甚至无余量整体成形。但是钛是一种极为活泼的化学元素，液钛几乎与所有造型材料均有不同程度的化学反应，这些反应可增大钛铸件的脆性，增大富氧层厚度和α脆性层厚度，而这些缺陷严重影响了钛铸件的力学性能，给钛合金的铸造带来了较大的困难。
铌属难熔金属，熔点为2467℃。铌合金可用作航天和航空工业的热防护和结构材料。铌合金可以采用一系列工艺来生产制造，比如非自耗电弧熔炼、等离子电弧熔炼、感应凝壳熔炼、锭坯铸造+热机械加工、定向凝固、熔模铸造和粉末冶金。其中，熔模铸造或定向凝固铌合金近净形成形部件具有巨大的潜力。然而，由于熔融Nb合金的高活性，对熔模铸造的模壳材料提出了更高的要求。目前，用于铌合金的熔模铸造技术还不成熟。
高温合金和许多金属功能材料中含有较多的Ti、Nb、稀土等高活性金属元素，使用传统的以硅溶胶为粘结剂的氧化硅或氧化铝材料作为精密铸造或定向凝固用模壳时，常常由于高活性金属和SiO2或Al2O3的反应而造成铸件的表面或内部污染，损害铸件的品质或造成废品。
氧化钇(Y2O3)具有优良的耐热、耐腐蚀和高温稳定性。氧化钇在高温下不易与高活性金属或合金(Ti、Nb、稀土元素等)发生反应，故氧化钇作为模壳材料具有很大的应用前景。
发明内容
为了避免高活性金属或含高活性金属的合金在铸造过程中与模壳的材料发生反应，造成制件表面及内部受污染的缺陷，本发明提出一种能够在2000℃以下的环境中使用的钇溶胶粘结的氧化钇模壳。其模壳成分除小于1％的杂质以外，全部为氧化钇，所述的杂质可以是ZrO2、Al2O3。该钇溶胶粘结的氧化钇模壳能用于Ti、Nb、稀土元素等高活性金属或含高活性金属的合金的精密铸造或定向凝固。
本发明采用熔模精密铸造工艺制备钇溶胶粘结氧化钇模壳的具体步骤如下：
第一步：配模壳料浆
模壳料浆由钇溶胶、氧化钇粉、消泡剂和表面活性剂组成；其中钇溶胶占模壳料浆总重量的19.9％～49％，325目的氧化钇粉含量占模壳料浆总重量的50％～80％，表面活性剂占模壳料浆总重量的0.05％～0.5％，消泡剂占模壳料浆总重量的0.05％～0.5％。消泡剂可以是正辛醇、正戊醇、异丙醇中的一种。表面活性剂可以是OP-10、JFC、OP-7中的一种。
第二步：制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为50～120目的氧化钇砂形成第一预成型件；
(B)将第一预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第二预成型件；
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为50～120目的氧化钇砂形成第三预成型件；
(D)将第三预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第四预成型件；
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为30～70目的氧化钇砂形成第五预成型件；
(F)将第五预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第六预成型件；
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为30～70目的氧化钇砂形成第七预成型件；
(H)将第七预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第八预成型件；
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为12～40目的氧化钇砂形成第九预成型件；
(J)将第九预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥6～20小时，制得第十预成型件；
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为12～40目的氧化钇砂形成第十一预成型件；
(L)将第十一预成型件放置在温度为20～40℃、相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥6～20小时，制得第十二预成型件；
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，待料浆不再连续滴下时，放入温度为20～40℃、相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥20～30小时，制得第十三预成型件；
第三步：脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于温度为100℃～300℃的条件下，脱蜡3～20分钟后制得预成型模壳；
第四步：烧结
将第三步制得的预成型模壳放入烧结炉中进行常压烧结，设定升温速率为0.5～5℃/min，烧结最高温度为1200℃～2000℃；并在1200℃～2000℃的温度环境下保温2～10h，然后随炉冷却至25℃后取出，制得钇溶胶粘结的氧化钇模壳。
本发明钇溶胶粘结氧化钇模壳的优点：(1)服役温度能够达到2000℃，能够应用于高活性金属(如Ti、Nb、稀土元素等)或含高活性金属(Ti、Nb、稀土元素等)的合金的精密铸造、定向凝固。(2)在高温精密铸造、定向凝固制件制备过程中，钇溶胶粘结的氧化钇模壳不与高活性金属反应，铸件表面光洁，没有粘砂现象，可得到质量良好的铸件。(3)所制得的模壳尺寸精度高，不易变形。(4)氧化钇模壳制备及烧结过程工艺参数可控。(5)氧化钇模壳经过大温度梯度定向凝固后不开裂，能够满足抗热震性能的要求。
附图说明
图1是采用本发明方法制得的氧化钇模壳经烧结后的截面形貌。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的详细说明。
本发明的一种钇溶胶粘结氧化钇模壳，该模壳的成分除小于1％的杂质以外，全部为氧化钇Y2O3，所述的杂质是氧化锆ZrO2、三氧化二铝Al2O3。
本发明的钇溶胶粘结氧化钇模壳充分利用了钇溶胶和氧化钇两种材料在低温及高温下的特性，将制得的模壳截面在扫描电子显微镜下观察其形貌，有较为明显的分层结构(不同粒径的氧化钇粉及砂)。该钇溶胶粘结氧化钇模壳中出现的分层结构是因为不同粒径的氧化钇砂连接了料浆的层与层，有利于层间的结合，这不仅提高了模壳的强度，也增加了模壳的透气性，使得模壳在高温条件下使用时，有足够的强度和透气性。
模壳中的氧化钇在高温下，化学稳定性好，不与活泼金属发生反应，钇溶胶高温焙烧后，生成的也为Y2O3，几乎不与活泼金属发生反应，因此模壳在高温下用于活性金属的精密铸造和定向凝固，不会造成对铸件的污染。
本发明采用熔模精密铸造工艺制备钇溶胶粘结氧化钇模壳的具体步骤如下：
第一步：配模壳料浆
模壳料浆由钇溶胶、氧化钇粉、消泡剂和表面活性剂组成；其中钇溶胶占模壳料浆总重量的19.9％～49％，325目的氧化钇粉含量占模壳料浆总重量的50％～80％，表面活性剂占模壳料浆总重量的0.05％～0.5％，消泡剂占模壳料浆总重量的0.05％～0.5％。
消泡剂可以是正辛醇、正戊醇、异丙醇中的一种。
表面活性剂可以是OP-10、JFC、OP-7中的一种。
第二步：制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为50～120目的氧化钇砂形成第一预成型件；
(B)将第一预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第二预成型件；
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为50～120目的氧化钇砂形成第三预成型件；
(D)将第三预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第四预成型件；
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为30～70目的氧化钇砂形成第五预成型件；
(F)将第五预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第六预成型件；
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为30～70目的氧化钇砂形成第七预成型件；
(H)将第七预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第八预成型件；
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为12～40目的氧化钇砂形成第九预成型件；
(J)将第九预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥6～20小时，制得第十预成型件；
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为12～40目的氧化钇砂形成第十一预成型件；
(L)将第十一预成型件放置在温度为20～40℃、相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥6～20小时，制得第十二预成型件；
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，待料浆不再连续滴下时，放入温度为20～40℃、相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥20～30小时，制得第十三预成型件；
在本发明中，步骤(K)和步骤(L)可以重复二次、三次或者四次。
在本发明中，第一预成型件的作用是能精确地复制蜡模的表面形状，形成致密、光滑的型腔表面，以保证最后获得表面光滑、棱角清晰的铸件。第五预成型件到第十二预成型件的作用是加厚、加固模壳，使模壳具有良好的强度、抗热震性等力学性能。第十三预成型件是为了固定最外层的撒砂颗粒。
在本发明中，撒砂的目的是使氧化钇砂粒成为模壳的骨架而使模壳得到加固，氧化钇砂粒还能吸附料浆及溶剂，有固定料浆，使之停止流淌的作用；撒砂的另一作用是，在干燥时粘结剂发生凝胶、收缩，由于氧化钇砂粒的存在可分散凝胶的收缩应力，阻止较大裂纹的产生；另外，由于撒砂造成了粗糙的背面，有利于下一次挂浆、以及层间的结合，也有利于提高模壳的透气性。
第三步：脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于温度为100℃～300℃的条件下，脱蜡3～20分钟后制得预成型模壳；
第四步：烧结
将第三步制得的预成型模壳放入烧结炉中进行常压烧结，设定升温速率为0.5～5℃/min，烧结最高温度为1200℃～2000℃；并在1200℃～2000℃的温度环境下保温2～10h，然后随炉冷却至25℃后取出，制得钇溶胶粘结的氧化钇模壳。
实施例1：
定向凝固Ti-47Al-2Cr-2Nb合金棒用的钇溶胶粘结氧化钇模壳
第一步：配模壳料浆
模壳料浆由钇溶胶、氧化钇粉、消泡剂和表面活性剂组成，其中，325目氧化钇粉含量占料浆总重量的79％，钇溶胶含量占料浆总重量的20％，正辛醇占料浆总重量的0.5％，JFC含量占料浆总量的0.5％。
第二步：制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中5秒后取出，撒上粒径为60目的氧化钇砂形成第一预成型件；
(B)将第一预成型件放置在温度为20℃，相对湿度为60％的恒温恒湿环境中干燥30小时，制得第二预成型件；
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出，撒上粒径为60目的氧化钇砂形成第三预成型件；
(D)将第三预成型件放置在温度为20℃，相对湿度为60％的恒温恒湿环境中干燥30小时，制得第四预成型件；
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出，撒上粒径为40目的氧化钇砂形成第五预成型件；
(F)将第五预成型件放置在温度为20℃，相对湿度为60％的恒温恒湿环境中干燥20小时，制得第六预成型件；
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出，撒上粒径为40目的氧化钇砂形成第七预成型件；
(H)将第七预成型件放置在温度为20℃，相对湿度为60％的恒温恒湿环境中干燥20小时，制得第八预成型件；
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出，撒上粒径为16目的氧化钇砂形成第九预成型件；
(J)将第九预成型件放置在温度为20℃，相对湿度为60％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第十预成型件；
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出，撒上粒径为16目的氧化钇砂形成第十一预成型件；
(L)将第十一预成型件放置在温度为20℃，相对湿度为60％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第十二预成型件；
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出，待料浆涂挂均匀且不再连续滴下时，直接放入温度为20℃，相对湿度为60％的恒温恒湿环境中干燥30小时后得到第十三预成型件；
第三步：脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于300℃的条件下，脱蜡5分钟后制得预成型模壳；
第四步：烧结
将第三步制得的预成型模壳放入烧结炉中进行常压烧结，升温速率为5℃/min，烧结温度为1600℃，并在烧结温度下保温4h，然后随炉冷却至25℃后取出，制得氧化钇模壳。
将实施例1制得的钇溶胶粘结氧化钇模壳经扫描电镜观察其截面形貌，如图1所示。图中，可见大小不同的氧化钇撒砂颗粒。
将实施例1制得的钇溶胶粘结氧化钇模壳放入真空电阻加热液态金属冷却Bridgman定向凝固炉中，先抽炉内真空度至2.5×10-3Pa后，再充入高纯氩气，此时炉内真空度达0.5×105Pa；在最高加热温度1600℃，定向凝固抽拉速度200mm/h条件下，制备具有择优取向的Ti-47Al-2Cr-2Nb合金。待制备完成后，取出；目测检查实施例1制得的定向凝固氧化钇模壳无裂缝，铸件表面光洁，没有发生粘砂现象。用电子探针检测发现定向凝固氧化钇模壳的内壁未生成新的化合物，对定向凝固后的Ti-47Al-2Cr-2Nb合金进行XRD测试，不含Y2O3成分，以上检测说明在1600℃的使用温度下，实施例1制得的氧化钇模壳保证了Ti-47Al-2Cr-2Nb合金铸品的洁净度和合金质量。
实施例2：
浇注Nb-16Si-22Ti-17Cr-2Hf-2Al合金用的钇溶胶粘结氧化钇模壳
第一步：配模壳料浆
模壳料浆由钇溶胶、氧化钇粉、消泡剂和表面活性剂组成，其中，325目氧化钇粉含量占模壳料浆总重量的60％，钇溶胶含量占模壳料浆总重量的39.9％，正戊醇占模壳料浆总重量的0.05％，OP-10含量占模壳料浆总量的0.05％。
第二步：制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为80目的氧化钇砂形成第一预成型件；
(B)将第一预成型件放置在温度为35℃，相对湿度为70％的恒温恒湿环境中干燥20小时，制得第二预成型件；
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为80目的氧化钇砂形成第三预成型件；
(D)将第三预成型件放置在温度为35℃，相对湿度为70％的恒温恒湿环境中干燥20小时，制得第四预成型件；
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为50目的氧化钇砂形成第五预成型件；
(F)将第五预成型件放置在温度为35℃，相对湿度为70％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第六预成型件；
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为50目的氧化钇砂形成第七预成型件；
(H)将第七预成型件放置在温度为35℃，相对湿度为70％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第八预成型件；
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为24目的氧化钇砂形成第九预成型件；
(J)将第九预成型件放置在温度为35℃，相对湿度为70％的恒温恒湿环境中干燥10小时，制得第十预成型件；
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为24目的氧化钇砂形成第十一预成型件；
(L)将第十一预成型件放置在温度为35℃，相对湿度为70％的恒温恒湿环境中干燥10小时，制得第十二预成型件；
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，待料浆涂挂均匀且不再连续滴下时，直接放入温度为35℃，相对湿度为70％的恒温恒湿环境中干燥30小时后得到第十三预成型件；
第三步：脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于温度为150℃的条件下，脱蜡10分钟后制得预成型模壳；
第四步：烧结
将第三步中脱蜡后的模壳放入烧结炉中进行常压烧结，升温速率为3℃/min，烧结温度为1200℃，并在烧结温度下保温6h，然后随炉冷却至室温即可制得钇溶胶粘结氧化钇模壳。
将实施例2制得的钇溶胶粘结氧化钇模壳放入真空感应炉中，Nb-16Si-22Ti-17Cr-2Hf-2Al合金的熔炼温度为1800℃，浇注温度为1750℃。浇注后随炉冷却，取出。经观察，Nb-16Si-22Ti-17Cr-2Hf-2Al合金铸件表面光洁，没有发生粘砂现象。另外，实施例2模壳采用扫描电镜观察其形貌，里层未出现裂纹。
实施例3：
定向凝固Nb-16Si-22Ti-2Al-6Hf-2Cr合金用的钇溶胶粘结氧化钇模壳
第一步：配模壳料浆
模壳料浆由钇溶胶、氧化钇粉、消泡剂和表面活性剂组成，其中，325目氧化钇粉含量占模壳料浆总重量的65％，钇溶胶含量占模壳料浆总重量的34％，异丙醇占模壳料浆总重量的0.5％，OP-7含量占模壳料浆总量的0.5％。
第二步：制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中8秒后取出，撒上粒径为100目的氧化钇砂形成第一预成型件；
(B)将第一预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥25小时，制得第二预成型件；
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出，撒上粒径为100目的氧化钇砂形成第三预成型件；
(D)将第三预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥25小时，制得第四预成型件；
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出，撒上粒径为60目的氧化钇砂形成第五预成型件；
(F)将第五预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥20小时，制得第六预成型件；
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中3秒后取出，撒上粒径为60目的氧化钇砂形成第七预成型件；
(H)将第七预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥20小时，制得第八预成型件；
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为32目的氧化钇砂形成第九预成型件；
(J)将第九预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第十预成型件；
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为32目的氧化钇砂形成第十一预成型件；
(L)将第十一预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第十二预成型件；
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为32目的氧化钇砂形成第十三预成型件；
(N)将第十三预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第十四预成型件；
(O)将第十四预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为32目的氧化钇砂形成第十五预成型件；
(P)将第十五预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第十六预成型件；
(Q)将第十六预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为32目的氧化钇砂形成第十七预成型件；
(R)将第十七预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第十八预成型件；
(S)将第十八预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，撒上粒径为32目的氧化钇砂形成第十九预成型件；
(T)将第十九预成型件放置在温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥15小时，制得第二十预成型件；
(U)将第二十预成型件浸入第一步制得的料浆中2秒后取出，待料浆涂挂均匀且不再连续滴下时，直接放入温度为25℃，相对湿度为65％的恒温恒湿环境中干燥30小时后得到第二十一预成型件；
第三步：脱蜡
将第二步制得的第二十一预成型件置于温度为200℃的条件下，脱蜡15分钟后制得预成型模壳；
第四步：烧结
将第三步中脱蜡后的模壳放入烧结炉中进行常压烧结，升温速率为0.5℃/min，烧结温度为2000℃，并在烧结温度下保温2h，然后随炉冷却至25℃取出，即可制得钇溶胶粘结氧化钇模壳。
将实施例3制得的钇溶胶粘结氧化钇模壳放入悬浮区熔法真空定向凝固炉中，先抽炉内真空度至2.5×10-3Pa后，再充入高纯氩气，此时炉内真空度达0.5×105Pa；然后在最高加热温度2000℃，定向凝固抽拉速度300mm/h条件下，制备具有择优取向的Nb-16Si-22Ti-2Al-6Hf-2Cr合金。待制备完成后，取出；目测检查实施例3制得的定向凝固氧化钇模壳无裂缝，铸件表面光洁，没有发生粘砂现象。用电子探针检测发现定向凝固氧化钇模壳的内壁未生成新的化合物，对定向凝固后的Nb-16Si-22Ti-2Al-6Hf-2Cr合金进行XRD测试，不含Y2O3成分，以上检测说明在2000℃的使用温度下，实施例3制得的氧化钇模壳保证了Nb-16Si-22Ti-2Al-6Hf-2Cr合金铸品的洁净度和合金质量。
Claims (3)
1.一种钇溶胶粘结氧化钇模壳，其特征在于：该模壳的成分除小于1％的杂质以外，全部为氧化钇Y2O3，所述的杂质是氧化锆ZrO2、三氧化二铝Al2O3。
2.根据权利要求1所述的钇溶胶粘结氧化钇模壳，其特征在于：该模壳的最高服役温度为2000℃，能够应用于高活性金属或含高活性金属的合金的精密铸造或者定向凝固。
3.一种制备如权利要求1所述的钇溶胶粘结氧化钇模壳的方法，其特征在于有下列步骤：
第一步：配模壳料浆
模壳料浆由钇溶胶、氧化钇粉、消泡剂和表面活性剂组成，其中，325目氧化钇粉含量占模壳料浆总重量的50～80％，钇溶胶含量占模壳料浆总重量的19.9～49％，消泡剂占模壳料浆总重量的0.05～0.5％，表面活性剂含量占模壳料浆总量的0.05～0.5％；
消泡剂是正辛醇、正戊醇、有机硅树脂中的一种；
表面活性剂是OP-10、JFC、OP-7中的一种；
第二步：制备模壳
(A)将形状为铸件形状的蜡模浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为50～120目的氧化钇砂形成第一预成型件；
(B)将第一预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第二预成型件；
(C)将第二预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为50～120目的氧化钇砂形成第三预成型件；
(D)将第三预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第四预成型件；
(E)将第四预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为30～70目的氧化钇砂形成第五预成型件；
(F)将第五预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第六预成型件；
(G)将第六预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为30～70目的氧化钇砂形成第七预成型件；
(H)将第七预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥10～30小时，制得第八预成型件；
(I)将第八预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为12～40目的氧化钇砂形成第九预成型件；
(J)将第九预成型件放置在温度为20～40℃，相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥6～20小时，制得第十预成型件；
(K)将第十预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，撒上粒径为12～40目的氧化钇砂形成第十一预成型件；
(L)将第十一预成型件放置在温度为20～40℃、相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥6～20小时，制得第十二预成型件；
(M)将第十二预成型件浸入第一步制得的料浆中2～10秒后取出，待料浆不再连续滴下时，放入温度为20～40℃、相对湿度为50～80％的恒温恒湿环境中干燥20～30小时，制得第十三预成型件；
第三步：脱蜡
将第二步制得的第十三预成型件置于温度为100℃～300℃的条件下，脱蜡3～20分钟后制得预成型模壳；
第四步：烧结
将第三步制得的预成型模壳放入烧结炉中进行常压烧结，设定升温速率为0.5～5℃/min，烧结最高温度为1200℃～2000℃；并在1200℃～2000℃的温度环境下保温2～10h，然后随炉冷却至25℃后取出，制得钇溶胶粘结的氧化钇模壳。
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