CN103509973B - 一种精密铸造的叶片及其制造方法 - Google Patents
一种精密铸造的叶片及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103509973B CN103509973B CN201310433613.XA CN201310433613A CN103509973B CN 103509973 B CN103509973 B CN 103509973B CN 201310433613 A CN201310433613 A CN 201310433613A CN 103509973 B CN103509973 B CN 103509973B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- blade
- base alloy
- tial
- temperature
- investment casting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Abstract
本发明公开了一种精密铸造的叶片，所述叶片为高塑性TiAl基合金，以重量百分含量表示，该高塑性TiAl基合金的组成为：Al：38～42%，Cr：4.8～7.8%，V：7.2～8.5%，Ta：0.02～0.10%，Mg：0.62～0.85%，稀土：0.02～0.10%，Nb：0.02～0.08%，余量为Ti和不可避免的杂质；在高塑性TiAl基合金叶片的表面以下2～3mm的横截面处，偏聚于晶界和相界上的Mg的体积浓度为18～28%；所述高塑性TiAl基合金叶片的抗拉强度为520～580MPa，屈服强度为680～720Mpa。
Description
技术领域
本发明涉及精密铸造领域，具体涉及叶片及其精密铸造方法。
背景技术
钛铝合金由于该一系列优异的特性，被广泛地应用于航空航天工业、能源工业、海上运输工业等方面。欧洲航天局也曾启动了航空研究计划，就是旨在掌握钛铝基合金航空发动机叶片和燃气轮机叶片。飞机发动机推重比是评价现代飞机发动机的主要指标之一，它对飞机性能有着决定性的作用。当前应用于发动机叶片的时候，较为常见的成型方法为精密铸造方法。采用熔模精密铸造工艺制备TiAl基合金构件，特别是形状复杂的构件，可得到无余量或近无余量的精密复杂构件，大幅度减少金属损耗，提高材料的利用率，减少大量机加工工时，大幅度降低生产成本。
目前使用较多的钛合金精密铸造用型壳，大致可分为：石墨型壳、钨面层陶瓷型壳、氧化物陶瓷型壳等。但是由于模具形成方式的不足以及铸造过程的参数设计不合理，导致成型后的零件表面和内部缺陷均比较多。
发明内容
本发明的目的之一在于提出一种精密铸造的叶片；
本发明的目的之二在于提出一种叶片精密铸造的方法；
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种精密铸造的叶片，所述叶片为高塑性TiAl基合金，以重量百分含量表示，该高塑性TiAl基合金的组成为：Al：38～42%，Cr：4.8～7.8%，V：7.2～8.5%，Ta：0.02～0.10%，Mg：0.62～0.85%，稀土：0.02～0.10%，Nb：0.02～0.08%，余量为Ti和不可避免的杂质；
在高塑性TiAl基合金叶片的表面以下2～3mm的横截面处，偏聚于晶界和相界上的Mg的体积浓度为18～28%；
所述高塑性TiAl基合金叶片的抗拉强度为520～580MPa，屈服强度为680～720Mpa。
作为优选，所述稀土为混合稀土，其重量百分比组成为：La：25～32%，Pr：22～28%，Sm：22～29%，Tb：18～21%，余量为Ce。
本发明所述的一种精密铸造的叶片的制造方法，包括以下步骤：
1）精密铸造，按照高塑性TiAl基合金的化学组成配制铁基高温合金材料，采用水溶性型芯，采用现有系统设计得到模型，采用快速成型机，采用现有激光烧结结束逐层烧结聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；将熔模浸入到面层涂料中沾浆后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为1000～1100℃，保温2.5～3h，然后随炉冷却到室温，得到模具；将配制的铁基高温合金材料熔炼成液态后倒入模型型壳内进行浇注，浇注温度为1050～1150℃，浇注后将精密铸造成的叶片自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到叶片；
2）对得到的叶片进行热等静压，温度为为920～980℃，压力为160～200MPa，保压时间为3～6小时。
3）退火：将热等静压后得到的叶片加热至665～685℃保温2～4h，然后将温度降至400～480℃保温1～1.8h，再降至380～395℃出炉，出炉后自然冷却至室温；
4）精加工：将经退火处理后的叶片用硬质合金刀具精加工成成品叶片。
其中，在退火之后和精加工之前还进行淬火和回火热处理，所述淬火为：将叶片加热至960～1020℃保温1～2h，然后出炉以油淬；所述回火为：将淬火后的叶片加热至180～220℃保温2～3h，然后出炉空冷至室温。
作为优选，所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例为3.8～4.2：1：0.0004～0.001：0.0006～0.0012的配比通过搅拌、静置而得到的。
作为优选，所述退火的加热步骤先加热到280～320℃，保温0.8～1.5h，然后再加热至960～1020℃。
本发明的效果在于：通过特定的合金配比以及稀土元素的选取，将Mg改善TiAl合金铸态片状微观结构的塑性性能得到进一步强化，通过精密铸造以及热处理方式和温度的选取，可以使得Mg偏聚于晶界和相界的体积浓度达到合适的范围，从而使得叶片强度和耐用性得到了大幅度的提升。
具体实施方式
实施例1
一种精密铸造的叶片，所述叶片为高塑性TiAl基合金，以重量百分含量表示，该高塑性TiAl基合金的组成为：Al：40%，Cr：5.8%，V：7.8%，Ta：0.07%，Mg：0.78%，稀土：0.07%，Nb：0.06%，余量为Ti和不可避免的杂质；
在高塑性TiAl基合金叶片的表面以下2.5mm的横截面处，偏聚于晶界和相界上的Mg的体积浓度为21%；
所述高塑性TiAl基合金叶片的抗拉强度为560MPa，屈服强度为692Mpa。
实施例2：
精密铸造的叶片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）精密铸造，按照高塑性TiAl基合金的化学组成配制铁基高温合金材料，采用水溶性型芯，采用现有系统设计得到模型，采用快速成型机，采用现有激光烧结结束逐层烧结聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；将熔模浸入到面层涂料中沾浆后取出；所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例为3.9：1：0.0004：0.0007的配比通过搅拌、静置而得到的。然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为1050℃，保温2.8h，然后随炉冷却到室温，得到模具；将配制的铁基高温合金材料熔炼成液态后倒入模型型壳内进行浇注，浇注温度为1080℃，浇注后将精密铸造成的叶片自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到叶片；
2）对得到的叶片进行热等静压，温度为为925℃，压力为170MPa，保压时间为3.9小时。
3）退火：将热等静压后得到的叶片先加热到295℃，保温1.2h，然后再加热至678℃保温2.8h，然后将温度降至460℃保温1.7h，再降至385℃出炉，出炉后自然冷却至室温；
3.1）淬火和回火，所述淬火为：将退火后的叶片加热至970℃保温1.8h，然后出炉以油淬；所述回火为：将淬火后的叶片加热至190℃保温2.9h，然后出炉空冷至室温；
4）精加工：将经退火处理后的叶片用硬质合金刀具精加工成成品叶片。
Claims (5)
1.一种精密铸造的叶片，其特征在于，所述叶片为高塑性TiAl基合金，以重量百分含量表示，该高塑性TiAl基合金的组成为：Al：38～42％，Cr：4.8～7.8％，V：7.2～8.5％，Ta：0.02～0.10％，Mg：0.62～0.85％，稀土：0.02～0.10％，Nb：0.02～0.08％，余量为Ti和不可避免的杂质；
在高塑性TiAl基合金叶片的表面以下2～3mm的横截面处，偏聚于晶界和相界上的Mg的体积浓度为18～28％；
所述高塑性TiAl基合金叶片的抗拉强度为520～580MPa，屈服强度为680～720Mpa。
2.根据权利要求1所述的精密铸造的叶片，其特征在于，所述稀土为混合稀土，其重量百分比组成为：La：25～32％，Pr：22～28％，Sm：22～29％，Tb：18～21％，余量为Ce。
3.一种权利要求1所述精密铸造的叶片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)精密铸造，按照权利要求1所述的高塑性TiAl基合金的化学组成配制TiAl基合金材料，采用水溶性型芯，采用现有系统设计得到模型，采用快速成型机，采用现有激光烧结技术逐层烧结聚苯乙烯粉，再浸蜡后制得熔模，然后对熔模进行表面与内部的清洗；将熔模浸入到面层涂料中沾浆后取出，然后进行面层的撒砂、干燥，得到模壳，将模壳放入加热炉中，在温度为1000～1100℃，保温2.5～3h，然后随炉冷却到室温，得到模具；将配制的TiAl基合金材料熔炼成液态后倒入模型型壳内进行浇注，浇注温度为1050～1150℃，浇注后将精密铸造成的叶片自然冷却至室温，然后去除浇注系统，得到叶片；
2)对得到的叶片进行热等静压，温度为920～980℃，压力为160～200MPa，保压时间为3～6小时 ，
3)退火：将热等静压后得到的叶片加热至665～685℃保温2～4h，然后将温度降至400～480℃保温1～1.8h，再降至380～395℃出炉，出炉后自然冷却至室温；
4)精加工：将经退火处理后的叶片用硬质合金刀具精加工成成品叶片。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在退火之后和精加工之前还进行淬火和回 火热处理，所述淬火为：将叶片加热至960～1020℃保温1～2h，然后出炉以油淬；所述回火为：将淬火后的叶片加热至180～220℃保温2～3h，然后出炉空冷至室温。
5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述面层涂料为氧化锆、二醋酸锆、脂肪醇聚氧乙烯醚和正丁醇按照重量份比例为3.8～4.2：1：0.0004～0.001：0.0006～0.0012的配比通过搅拌、静置而得到的。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310433613.XA CN103509973B (zh) | 2013-09-22 | 2013-09-22 | 一种精密铸造的叶片及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310433613.XA CN103509973B (zh) | 2013-09-22 | 2013-09-22 | 一种精密铸造的叶片及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103509973A CN103509973A (zh) | 2014-01-15 |
| CN103509973B true CN103509973B (zh) | 2015-08-19 |
Family
ID=49893399
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310433613.XA Active CN103509973B (zh) | 2013-09-22 | 2013-09-22 | 一种精密铸造的叶片及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103509973B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104001857B (zh) * | 2014-06-06 | 2016-02-10 | 哈尔滨鑫润工业有限公司 | 一种燃气轮机涡轮导叶片及其精铸工艺 |
| CN104959571A (zh) * | 2015-06-17 | 2015-10-07 | 陈文建 | 钛合金的锻造方法 |
| CN104959535B (zh) * | 2015-07-07 | 2016-09-14 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 筒状司太立零件精密铸造成型方法 |
| CN105170907A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-23 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种聚苯乙烯模样的钛合金精密铸造碳酸钙型壳的制备方法 |
| CN105861875A (zh) * | 2016-04-18 | 2016-08-17 | 和县隆盛精密机械有限公司 | 一种机械臂用精密合金铸件及其铸造方法 |
| CN106270381B (zh) * | 2016-09-26 | 2018-12-11 | 哈尔滨工业大学 | 一种用一体式蜡模制备航天发动机用TiAl合金弯管铸件的方法 |
| CN113802030A (zh) * | 2021-10-14 | 2021-12-17 | 上海交通大学 | 一种稀土高温合金构筑材料及其超限精密铸造方法 |
| CN116393928A (zh) * | 2023-04-19 | 2023-07-07 | 北京科技大学 | 一种制备变形TiAl合金叶片的方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6425964B1 (en) * | 1998-02-02 | 2002-07-30 | Chrysalis Technologies Incorporated | Creep resistant titanium aluminide alloys |
| DE10057308A1 (de) * | 2000-11-17 | 2002-05-23 | Buehler Druckguss Ag Uzwil | Verfahren zur Herstellung hochbelasteter Teile aus Titanwerkstoffen |
| CN100425722C (zh) * | 2005-11-30 | 2008-10-15 | 济南大学 | 改善TiAl金属间化合物基复合材料性能的方法 |
| CN101121967B (zh) * | 2006-08-09 | 2010-11-24 | 中国科学院金属研究所 | 一种真空感应熔炼TiAl基合金的方法 |
-
2013
- 2013-09-22 CN CN201310433613.XA patent/CN103509973B/zh active Active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Al-Cr-Si、Al-Cr-Ti、Al-Cu-Fe、Al-Cu-Ni和Nb-Ni体系的晶体结构与相图测定及热力学模拟";陈海林;《中南大学博士学位论文》;20081103;第40-44页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103509973A (zh) | 2014-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103509973B (zh) | 一种精密铸造的叶片及其制造方法 | |
| CN107747019B (zh) | 一种Ni-Co-Cr-Al-W-Ta-Mo系高熵高温合金及其制备方法 | |
| CN104690256B (zh) | 控制镍基高温合金台阶状铸件杂晶缺陷的定向凝固方法 | |
| CN107760926A (zh) | 一种高温合金铸件及其制备方法 | |
| WO2017114068A1 (zh) | 一种汽车发动机叶片的环保型制备方法 | |
| CN105921762A (zh) | 可致密化成形的镍基合金粉末制备方法 | |
| RU2697678C1 (ru) | Способ изготовления керамических форм для литья по выплавляемым моделям | |
| CN104368757A (zh) | 一种薄壁环型熔模铸件型壳及其制备方法 | |
| CN104384452A (zh) | 一种薄壁硅基陶瓷型芯制备工艺 | |
| CN108265236B (zh) | 一种06Cr14Ni7Mo不锈钢材料及其成形方法 | |
| CN102212766A (zh) | 一种细化Ti2AlNb基合金晶粒的热加工方法 | |
| CN108913952A (zh) | 一种高温合金及其制备方法 | |
| CN103506594B (zh) | 一种发动机叶片的精密铸造方法 | |
| JP7450639B2 (ja) | 低積層欠陥エネルギー超合金、構造部材及びその使用 | |
| CN103521704B (zh) | 一种叶片的铸造方法 | |
| WO2021174375A1 (zh) | 一种大型复杂腔道钛合金铸件精密成形方法 | |
| CN101947648B (zh) | 锆及锆合金大型铸件的生产方法 | |
| CN103817313B (zh) | 一种整体细晶向心叶轮铸件的制备方法 | |
| CN110052578A (zh) | 一种TribaloyT-800合金的精密铸造方法 | |
| CN102952959B (zh) | 复合型弥散强化铂材料生产方法 | |
| CN102965537B (zh) | 制备复合型弥散强化铂铑材料的方法 | |
| CN102321818A (zh) | 一种铸造镍基合金k417g返回料的熔炼方法 | |
| CN103540798A (zh) | 一种发动机叶片及其制造方法 | |
| CN105710332A (zh) | 叶片铸造方法 | |
| CN105296809B (zh) | 一种高强度沉淀强化钴基单晶高温合金及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |