CN102989994B - 一种钛合金铸造用复合型芯制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，是用莫来石粉35-44.7%、Al2O343-54.7%、CaO0.1%-0.3%和硅溶胶制成复合型芯原坯，再将25-40%的分散氧化铝溶液倒入容器中，再加入5-8%的Y2O3粉和52-70%的ZrO2粉混均，制成涂料。将制成的复合型芯原坯放上述涂料中，取出后风干24小时，再在500-600℃下烘烤1小时，最后将挂涂料的复合型芯表面抛光，并放入焙烧炉内在1200-1300℃下烧结3-5小时，炉冷至室温后重新抛光打磨，即得。利用本专利方法能够实现大幅度降低复合型芯制作成本，提高复合型芯尺寸精度和表面质量，从而大幅度降低钛合金铸件的铸造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种低成本复合型芯制备方法，特别是本发明适合钛合金铸造使用。
背景技术
随着航天、航空、舰船、石油化工等领域的飞速发展，对复杂型腔、薄壁钛合金铸件的需求越来越多，此类产品主要通过熔模精密铸造工艺来进行铸造成型，铸件复杂型腔和盲腔结构主要通过在蜡模中放置Y2O3陶瓷型芯来铸出，但是适合钛合金铸造用的陶瓷型芯制作成本高昂，仅仅应用于附加值非常高的钛合金铸件的生产中，限制了钛合金铸件的推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于钛合金铸造用复合型芯，这种复合型芯具有低成本（成本约为Y2O3陶瓷型芯的1/5）、高尺寸精度、高表面质量、高化学稳定性的特点。
采用的技术方案：
一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤：
一、制备复合型芯原坯：
1、原料选配：
原料由Al2O3、CaO、莫来石粉和硅溶胶混合制备成，其配料比以质量百分比计为：莫来石粉35-44.7%、Al2O343-54.7%、CaO0.1%-0.3%、硅溶胶5%-12%。硅溶胶浓度为25-35%，莫来石粉粒度为50~70目。
2、复合型芯原坯成型：
取莫来石粉35-44.7%、硅溶胶5%-12%放入容器内混合均匀，再加入43-54.7%的Al2O3粉进行混合，最后加入0.1-0.3%的CaO粉进行充分混合。
将混合均匀的上述原料倒入准备好的铝制复合型芯模具中，利用木槌进行逐层捣实。将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中进行2~3小时烘烤，然后从烘箱中拿出备用。烘烤温度为150-300℃。
二、复合型芯原坯面层涂料制备
1.原料选配：
原料由ZrO2、Y2O3和分散氧化铝溶液混合制成，其配料比以质量百分比计为：ZrO2粉52%~70%、Y2O3粉5%~8%、浓度为35-45%的分散氧化铝溶液25%~40%。
2.涂料制备
先取25-40%的分散氧化铝溶液倒入容器中，再将5-8%的Y2O3粉倒入容器中搅拌30-40分钟，最后将52-70%ZrO2粉倒入容器中搅拌60分钟，将搅拌好的涂料备用。
三、复合型芯原坯涂挂面层涂料
将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时，风干温度为16℃~25℃，将干燥好的型芯，放入烘箱中在500℃~600℃温度烘烤1小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整。
四、复合型芯烧结
将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200℃~1300℃烧结3~5小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。
本发明的优点：
利用本专利方法能够实现大幅度降低复合型芯制作成本，提高复合型芯尺寸精度和表面质量，从而大幅度降低钛合金铸件的铸造成本。
具体实施方式
实施例一
一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤：
一、制备复合型芯原坯：
取40%莫来石粉和10.9%硅溶胶混合均匀，再加入49%的Al2O3粉进行混合，最后加入0.1%的CaO充分混合均匀，备用。
将混合均匀的上述原料倒入铝制复合型芯模具中，用木槌进行逐层捣实。
将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中（烘烤温度150℃~300℃），烘烤2-3小时，取出备用。
二、复合型芯原坯面层涂料制备：
取分散氧化铝溶液25%倒入容器内，再将8%的Y2O3粉倒入容器中搅拌30分钟，最后取67%的ZrO2粉倒入容器中搅拌60分钟，即为面层涂料。
三、复合型芯原坯涂挂面层涂料
将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时。风干温度为25℃将干燥好的型芯，放入烘箱中在500℃~600℃温度下烘烤1小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整。
四、复合型芯烧结
将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200℃~1300℃烧结3~5小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。
实施例二
一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤：
一、制备复合型芯原坯：
取35%莫来石粉和10%硅溶胶混合均匀，再加入54.7%的Al2O3粉进行混合，最后加入0.3%的CaO充分混合均匀，备用。
将混合均匀的上述原料倒入铝制复合型芯模具中，用木槌进行逐层捣实。
将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中（烘烤温度150℃~300℃），烘烤2-3小时，取出备用。
二、复合型芯原坯面层涂料制备：
取分散氧化铝溶液35%倒入容器内，再将5%的Y2O3粉倒入容器中搅拌30分钟，最后60%的ZrO2粉倒入容器中搅拌60分钟，即为面层涂料。
三、复合型芯原坯涂挂面层涂料
将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时。风干温度为16℃，将干燥好的型芯，放入烘箱中500℃~600℃烘烤1小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整。
四、复合型芯烧结
将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200℃~1300℃烧结3~5小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。
实施例三
一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤：
一、制备复合型芯原坯：
取41%莫来石粉和10.8%硅溶胶混合均匀，再加入48%的Al2O3粉进行混合，最后加入0.2%的CaO充分混合均匀，备用。
将混合均匀的上述原料倒入铝制复合型芯模具中，用木槌进行 逐层捣实。
将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中（烘烤温度150℃~300℃），烘烤2-3小时，取出备用。
二、复合型芯原坯面层涂料制备：
取分散氧化铝溶液40%倒入容器内，再将6%的Y2O3粉倒入容器中搅拌40分钟，最后54%的ZrO2粉倒入容器中搅拌60分钟，即为面层料。
三、复合型芯原坯涂挂面层涂料
将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时。风干温度为20℃，将干燥好的型芯，放入烘箱中500℃~600℃烘烤1小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整。
四、复合型芯烧结
将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200℃~1300℃烧结3~5小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。
Claims (1)
1.一种钛合金铸造用复合型芯制备方法，包括下述工艺步骤：
（1）、制备复合型芯原坯：
①、原料选配：
原料由Al2O3、CaO、莫来石粉和硅溶胶混合制备成，其配料比以质量百分比计为：莫来石粉35-44.7%、Al2O343-54.7%、CaO0.1%-0.3%、硅溶胶5%-12%，硅溶胶浓度为25-35%，莫来石粉粒度为50~70目；
②、复合型芯原坯成型：
取莫来石粉35-44.7%、硅溶胶5%-12%放入容器内混合均匀，再加入43-54.7%的Al2O3粉进行混合，最后加入0.1-0.3%的CaO粉进行充分混合；
将混合均匀的上述原料倒入准备好的铝制复合型芯模具中，利用木槌进行逐层捣实；将捣实好的型芯原坯放入低温烘箱中进行2~3小时烘烤，然后从烘箱中拿出备用；烘烤温度为150-300℃；
（2）、复合型芯原坯面层涂料制备
①、原料选配：
原料由ZrO2、Y2O3和分散氧化铝溶液混合制成，其配料比以质量百分比计为：ZrO2粉52%~70%、Y2O3粉5%~8%、浓度为35-45%的分散氧化铝溶液25%~40%；
②、涂料制备
先取25-40%的分散氧化铝溶液倒入容器中，再将5-8%的Y2O3粉倒入容器中搅拌30-40分钟，最后将52-70%ZrO2粉倒入容器中搅拌60分钟，将搅拌好的涂料备用；
（3）、复合型芯原坯涂挂面层涂料
将预先制备好的复合型芯原坯表面用气体喷吹干净后，浸入上述涂料中，然后取出放置到恒温、恒湿风干架上进行干燥24小时，风干温度为16℃-25℃，将干燥好的型芯，放入烘箱中在500℃~600℃温度烘烤1小时，然后用抛光轮将型芯表面抛光平整；
（4）、复合型芯烧结
将表面抛光好的复合型芯放入高温烧结炉内进行1200℃~1300℃烧结3~5小时，炉冷至室温，将烧结好的复合型芯取出后，重新进行抛光打磨，即得。
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