CN104582875B - 含有钛酸钙的模具组合物及铸造钛和铝化钛合金的方法 - Google Patents

含有钛酸钙的模具组合物及铸造钛和铝化钛合金的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104582875B
CN104582875B CN201380045086.3A CN201380045086A CN104582875B CN 104582875 B CN104582875 B CN 104582875B CN 201380045086 A CN201380045086 A CN 201380045086A CN 104582875 B CN104582875 B CN 104582875B
Authority
CN
China
Prior art keywords
composition
calcium
titanium
mould
weight
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
Application number
CN201380045086.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104582875A (zh
Inventor
B.P.布莱
J.麦基弗
B.M.艾利斯
N.V.麦克拉斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN104582875A publication Critical patent/CN104582875A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104582875B publication Critical patent/CN104582875B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/02—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives
    • B22C1/04—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives for protection of the casting, e.g. against decarbonisation
    • B22C1/06—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by additives for special purposes, e.g. indicators, breakdown additives for protection of the casting, e.g. against decarbonisation for casting extremely oxidisable metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22C—FOUNDRY MOULDING
    • B22C1/00—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds
    • B22C1/16—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents
    • B22C1/18—Compositions of refractory mould or core materials; Grain structures thereof; Chemical or physical features in the formation or manufacture of moulds characterised by the use of binding agents; Mixtures of binding agents of inorganic agents
    • B22C1/181—Cements, oxides or clays
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/02—Casting exceedingly oxidisable non-ferrous metals, e.g. in inert atmosphere
    • B22D21/022—Casting heavy metals, with exceedingly high melting points, i.e. more than 1600 degrees C, e.g. W 3380 degrees C, Ta 3000 degrees C, Mo 2620 degrees C, Zr 1860 degrees C, Cr 1765 degrees C, V 1715 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/06—Aluminous cements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/46—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates
    • C04B35/462—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates
    • C04B35/465—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on titanium oxides or titanates based on titanates based on alkaline earth metal titanates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00474—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00
    • C04B2111/00939—Uses not provided for elsewhere in C04B2111/00 for the fabrication of moulds or cores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C04B2235/3222—Aluminates other than alumino-silicates, e.g. spinel (MgAl2O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3418—Silicon oxide, silicic acids, or oxide forming salts thereof, e.g. silica sol, fused silica, silica fume, cristobalite, quartz or flint
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/52—Constituents or additives characterised by their shapes
    • C04B2235/528—Spheres
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5427—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof millimeter or submillimeter sized, i.e. larger than 0,1 mm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5436—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof micrometer sized, i.e. from 1 to 100 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/80—Phases present in the sintered or melt-cast ceramic products other than the main phase

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mold Materials And Core Materials (AREA)
  • Molds, Cores, And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本公开总体上涉及包含铝酸钙和钛酸钙的模具组合物。本公开还涉及使用所述模具组合物的模塑方法和如此模塑的制品。更具体地说，本公开涉及铝酸钙/钛酸钙模具组合物和用于铸造含钛制品的方法，以及如此模塑的含钛制品。

Description

含有钛酸钙的模具组合物及铸造钛和铝化钛合金的方法
背景
现代燃气或燃烧涡轮必须满足对于可靠性、重量、功率、经济性和操作使用寿命的最高需求。在这些涡轮的开发中，材料选择、寻找新的合适材料以及寻找新的生产方法在符合标准和满足需求方面尤其起重要作用。
用于燃气涡轮的材料可包括钛合金、镍合金(还称为超合金)和高强度钢。对于航空发动机，钛合金通常用于压缩机部件，镍合金适用于航空发动机的热部件，并使用高强度钢，例如，用于压缩机壳体和涡轮壳体。受高载荷或应力的燃气涡轮组件，例如用于压缩机的组件，例如通常为锻造部件。另一方面，用于涡轮的组件通常体现为蜡模铸件。
虽然蜡模铸造不是一种新方法，但蜡模铸造市场持续增长，因为对更繁复和复杂的部件的需求在增加。因为对高品质、精密铸造的巨大需求，仍持续需要开发新的方式，以更迅速、高效、便宜和更高品质地制造蜡模铸件。
用于铸造珠宝和牙齿修复行业的由熔凝二氧化硅、方石英、石膏等组成的常规蜡模化合物通常不宜用于铸造反应性合金，例如钛合金。一个原因是因为模具钛和蜡模之间有反应。
需要不与钛和铝化钛合金显著反应的简单蜡模。先前已经采用使用陶瓷壳模具的方法用于钛合金铸件。在现有实例中，为减少常规蜡模化合物的限制，已开发数种另外的模具材料。例如，开发了氧化-膨胀类型的蜡模化合物，其中氧化镁或氧化锆用作主要成分，并将金属锆添加到主要成分，以补偿由于铸件金属固结造成的收缩。因此还需要简单和可靠的蜡模铸造方法，其允许容易地从不与金属或金属合金显著反应的蜡模提取近净形金属或金属合金。
概述
本公开的各方面提供克服常规技术限制的铸模组合物、铸造方法和铸件制品。虽然本公开的一些方面可涉及制造用于航空航天工业的组件，例如发动机涡轮叶片，但本公开的各方面可用于制造任何工业中的任何组件，特别是含有钛和/或钛合金的那些组件。
本公开的一个方面是用于铸造含钛制品的模具组合物，包含：钛酸钙；和包含单铝酸钙的铝酸钙水泥。在一个特定的实施方案中，铝酸钙水泥包含单铝酸钙和二铝酸钙。在另一个特定的实施方案中，铝酸钙水泥包含单铝酸钙和钙铝石。在另一个特定的实施方案中，铝酸钙水泥包含单铝酸钙、二铝酸钙和钙铝石。
在一个实例中，用于制造模具的初始铝酸钙-液体水泥混合物中的固体百分比为约60-约80%。在另一个实例中，用于制造模具的带有钛酸钙和大尺寸氧化铝的最终铝酸钙-液体水泥混合物中的固体百分比为约65%-约90%。固体百分比定义为混合物中总固体除以混合物中液体和固体的总质量，按百分数描述；固体百分比还称为固体载量。
在一个实施方案中，模具组合物中的钛酸钙包含外尺寸小于约100微米的颗粒。在一个特定的实施方案中，钛酸钙占模具组合物的约15%重量-约50%重量。在一个实施方案中，模具组合物进一步包含中空氧化铝颗粒。本公开的另一个方面是包含铝酸钙的含钛制品铸模组合物。例如，本公开的一个方面可独特地适合于提供要在用于铸造含钛和/或含钛合金制品或组件（例如含钛涡轮叶片）的模具中使用的模具组合物。在一个方面，铸模组合物可进一步包含氧化铝,例如外尺寸小于约10,000微米(即，10毫米，mm)的氧化铝颗粒。在另一个实施方案中，氧化铝包含可具有约10微米[µm]-约10,000微米(即，10mm)外尺寸的颗粒。
在一个实施方案中，模具组合物中的氧化铝可占模具组合物的约0.5%重量-约80%重量。在一个特定的实施方案中，模具组合物中的氧化铝占模具组合物的约5%重量-约60%重量。在另一个方面，氧化铝可占铸模组合物的约15%重量-约30%重量。在另一个方面，氧化铝可占铸模组合物的约40%重量-约60%重量。在另一个方面，氧化铝可占铸模组合物的约40%重量-约68%重量。在又一个实施方案中，氧化铝为包含约99%重量的氧化铝的中空颗粒形式，且可具有约10000微米或更小的外尺寸。
在一个实施方案中，铸模组合物中的铝酸钙可作为铝酸钙水泥的形式提供，例如作为包含单铝酸钙的铝酸钙水泥。在另一个实施方案中，铝酸钙水泥可包含单铝酸钙和二铝酸钙。在另一个实施方案中，铝酸钙水泥可包含单铝酸钙和钙铝石。在另一个实施方案中，铝酸钙水泥可包含单铝酸钙、二铝酸钙和钙铝石。在一个方面，单铝酸钙的重量分数为0.05-0.95，二铝酸钙的重量分数为0.05-0.80，且钙铝石的重量分数为0.01-0.30。在一个实施方案中，单铝酸钙占约0.1-约0.8的重量分数；二铝酸钙占约0.1-约0.6的重量分数；钙铝石占约0.01-约0.2的重量分数。在又一个实施方案中，铝酸钙水泥中的单铝酸钙的重量分数大于约0.5，且铝酸钙水泥中的钙铝石的重量分数小于约0.15。在一个实施方案中，铝酸钙水泥的颗粒尺寸为约50微米或更小。在另一个实施方案中，铝酸钙水泥大于铸模组合物的30%重量。
在一个实施方案中，铸模组合物进一步包含氧化物颗粒，例如氧化铝颗粒、氧化镁颗粒、氧化钙颗粒、氧化锆颗粒、氧化钛颗粒和/或氧化硅颗粒，或它们的组合。在另一个实施方案中，氧化物颗粒可以是中空氧化物颗粒。在一个实施方案中，中空氧化物颗粒可以是中空氧化铝(即氧化铝(aluminum oxide))球。在一个实施方案中，铸模组合物可进一步包括氧化钙。
根据本公开的一个实施方案，铝酸钙水泥中的氧化钙可大于铸模组合物的约10%重量和小于约60%重量。例如，氧化钙可大于最终铸模组合物的约30%重量和小于约50%重量，或氧化钙可大于最终铸模组合物的约25%重量和小于约35%重量。
根据本公开的一个实施方案，模具中的氧化钛可大于铸模组合物的约5%重量和小于约55%重量。例如，氧化钛可大于铸模组合物的约10%重量和小于约40%重量，或氧化钛可大于铸模组合物的约15%重量和小于约35%重量。
在一个实施方案中，铸模组合物进一步包含二氧化硅。如本文提供，二氧化硅可通过将胶态二氧化硅与铝酸钙水泥混合而掺入铸模组合物中。
在一个实施方案中，铸模组合物可用于蜡模铸模，例如，本公开的各方面可用于提供“近净形”组件(例如近净形含钛涡轮叶片等)的模具所用的蜡模铸模组合物。在一个实施方案中，提供蜡模铸模组合物用于铸造近净形铝化钛制品，例如近净形铝化钛涡轮叶片。
本公开的一个方面是形成用于铸造含钛制品的铸模的方法。该方法可通常包含：将铝酸钙和钛酸钙与液体例如水组合，以产生铝酸钙和钛酸钙在液体中的浆料；将浆料引入含有暂时模板(fugitive pattern)的模腔内；和使浆料在模腔中固化以形成模具，例如用于铸造含钛制品的模具。在一个实施方案中，所述方法可进一步包括在将浆料引入模腔内之前将氧化物颗粒引入浆料中。在另一个实施方案中，该方法可进一步包括在将铝酸钙与钛酸钙组合之前或在将铝酸钙与钛酸钙组合的基本同时，将二氧化硅(例如胶态二氧化硅和/或颗粒二氧化硅)与铝酸钙混合。形成的模具可以是坯模(green mold)，即未固化的模具，该方法可进一步包含烧灼坯模。氧化钙和氧化钛可作为钛酸钙添加，或氧化钙和氧化钛的单独颗粒的组合；这些将是尺寸小于50微米的细尺寸颗粒。若钛酸钙作为氧化钙和氧化钛的单独颗粒的组合来添加，则颗粒可在模具烧灼循环期间反应以产生钛酸钙。在一个实施方案中，钛酸钙作为预配制钛酸钙而不是作为氧化钙和氧化钛来添加。
在另一个实施方案中，形成的铸模可以是蜡模铸模，例如用于蜡模铸造含钛制品。在一个实施方案中，含钛制品包含铝化钛制品，例如近净形铝化钛制品，例如近净形铝化钛涡轮叶片。
此外，本公开的一个方面是从本文陈述的铸模组合物形成的模具。亦即，在一个实施方案中，本公开涉及由包含铝酸钙水泥的铸模组合物形成的模具。本公开的另一个方面涉及在前述模具中形成的含钛制品。
在又一个实施方案中，制品包含金属制品，例如含钛金属制品。在一个方面，制品包含铝化钛涡轮叶片。在又一个实施方案中，制品包含在安装前需要极少材料去除或不需要材料去除的近净形铝化钛涡轮叶片。
本公开的一个方面涉及用于钛和钛合金的铸造方法，该方法包含：获得包含铝酸钙、钛酸钙和氧化铝的蜡模铸模组合物；将所述蜡模铸模组合物倒入含有暂时模板的容器中；固化所述蜡模铸模组合物；从模具去除所述暂时模板；将模具预热至模铸温度；将熔融的钛或钛合金倒入加热的模具中；使熔融的钛或钛合金固结并形成固结的钛或钛合金铸件；并从模具移除固结的钛或钛合金铸件。
在一个实施方案中，在从模具去除所述暂时模板和预热模具至模铸温度之间，模具可以首先加热到约450℃-约1200℃的温度，然后冷却至室温或保持在约450℃-约850℃的铸造温度下。在一个实施方案中，在1小时-48小时之间，在低于约30℃的温度下进行固化步骤。在另一个实施方案中，去除暂时模板包含熔化、溶解、灼烧、烘箱脱蜡、炉脱蜡、蒸汽压热脱蜡或微波脱蜡。在一个实施方案中，在从模具移除固结的铸件后，可通过X射线和/或中子射线照相术检查铸件。
本公开的一个方面涉及由本文所述的铸造方法制成的钛或钛合金制品。也就是，在一个实施方案中，本公开涉及由该铸造方法制成的钛或钛合金，该方法包含：获得包含铝酸钙、钛酸钙和氧化铝的蜡模铸模组合物；将所述蜡模铸模组合物倒入含有暂时模板的容器中；固化所述蜡模铸模组合物；从模具去除所述暂时模板；将模具预热至模铸温度；将熔融的钛或钛合金倒入加热的模具中；使熔融的钛或钛合金固结；并从模具移除固结的钛或钛合金铸件。
本公开的一个方面涉及包含钛或钛合金，而且在其表面区域的至少一部分上平均粗糙度Ra为小于约20微英寸的涡轮叶片。
本公开的这些和其它方面、特征和优势将由本公开各方面的以下详述结合附图而变得显而易见。
附图简述
在说明书结尾的权利要求中特别指出和清楚要求保护认为是本发明的主题。本公开的上述和其它特征和优势将由本发明各方面的以下详述结合附图而容易地理解，其中：
图1是二元氧化钙-氧化铝相图，其显示可存在于铝酸钙水泥中作为氧化铝百分比的函数的组成相，氧化铝百分比在x轴上，温度在y轴上。图1还显示初始铝酸钙水泥的不同氧化钙-氧化铝组成范围，特别显示对于根据公开实施方案的初始水泥组成的氧化铝百分比和温度范围。图1是平衡相图，且提供考虑存在于非平衡铝酸钙水泥中的相的手段，所述非平衡铝酸钙水泥用于如本公开中实践地制造模具。
图2A-2B显示用于一个实施方案中的模具的氧化铝、氧化钙和氧化钛的组成范围。这些本体组成范围显示所用的本体组成，其提供构成模具的例如铝酸钙、钛酸钙、氧化铝的相。图2A显示对于一个实施方案中的模具组成的氧化铝、氧化钙和氧化钛的范围，以重量百分数计的本体三元组成空间。图2B显示对于另一个实施方案中的模具组成的氧化铝、氧化钙和氧化钛的范围的本体三元组成空间。
图3A显示根据本公开各方面的流程图，其说明一种形成用于铸造根据一个实施方案的含钛制品的铸模的方法。
图3B显示根据本公开各方面的流程图，其说明根据一个实施方案的用于钛和钛合金的铸造方法。
详述
本公开通常涉及模具组合物和模具制造方法以及由所述模具铸造的制品，且更具体地说，涉及模具组合物和用于铸造含钛制品的方法以及如此模塑的含钛制品。
从铸件应铸造为“近净形”的观点来看，通过在蜡模壳模具中蜡模铸造钛及其合金来制造钛基组件造成问题。也就是，组件可铸造为基本上最终期望的组件尺寸，而且需要极少或不需要最终处理或机械加工。
本公开提供新方法用于铸造近净形钛和铝化钛组件，例如涡轮叶片或翼面。本公开的实施方案提供用于蜡模铸模的物质的组合物和提供改进的钛和钛合金组件的铸造方法，例如用于航空航天、能源、工业和海洋工业。在一些方面，模具组合物提供一种模具，其含有提供模制期间改进的模具强度和/或铸造期间对与铸造金属反应的增加抗性的相。根据本公开各方面的模具能够在高压下铸造，这对于近净形铸造方法是期望的。已经确定例如含有铝酸钙水泥和钛酸钙或进一步包含氧化铝颗粒和某些组成相的模具组合物为铸件提供改进的性质。
本公开的一个方面涉及一种用于铸造含钛制品的模具组合物，该组合物包含铝酸钙和钛酸钙。在一个实例中，模具组合物还包含中空氧化铝颗粒。使用该模具组合物铸造的制品包含金属基制品。在一个实施方案中，制品包含含铝化钛的制品。在另一个实施方案中，制品包含铝化钛涡轮叶片。在又一个实施方案中，制品包含近净形铝化钛涡轮叶片。
在一个特定实施方案中，铝酸钙水泥包含单铝酸钙。在另一个特定的实施方案中，铝酸钙水泥包含单铝酸钙和二铝酸钙。在另一个特定的实施方案中，铝酸钙水泥包含单铝酸钙和钙铝石。在另一个特定的实施方案中，铝酸钙水泥包含单铝酸钙、二铝酸钙和钙铝石。
在一个方面，模具的铝酸钙水泥方面的组成相包含单铝酸钙。本发明人发现，在某些实施方案中，出于至少两个原因，单铝酸钙是期望的。第一，认为单铝酸钙促进在模制初始阶段期间水泥颗粒之间的水硬粘合形成，且认为这种水硬粘合在模具构造期间提供模具强度。第二，单铝酸钙经历非常低的与钛和铝化钛基合金的反应速率。在某个实施方案中，将单铝酸钙以铝酸钙水泥的形式提供到本公开的模具组合物，例如蜡模。在一个方面，模具组合物包含铝酸钙水泥和钛酸钙的混合物。在另一个方面，模具组合物包含铝酸钙水泥、钛酸钙和氧化铝(即氧化铝)的混合物。在另一个方面，模具组合物包含铝酸钙水泥、细尺寸(小于50微米)钛酸钙和大尺寸(大于50微米)氧化铝(即氧化铝)的混合物。在另一个方面，模具组合物包含铝酸钙水泥、细尺寸(小于50微米)氧化钙、细尺寸(小于50微米)氧化钛和大尺寸(大于50微米)氧化铝(即氧化铝)的混合物。如上文说明，在特定的实施方案中，铝酸钙水泥可包含(i)单铝酸钙；(ii)单铝酸钙和二铝酸钙；(iii)单铝酸钙和钙铝石；或(iv)单铝酸钙、二铝酸钙和钙铝石。
在本公开的一个方面，模具组合物提供在铸造期间与合金低的或最小的反应，且模具提供具有所需组件性质的铸件。铸造的外部性质包括例如形状、几何结构和表面光洁度的特征。铸件的内部性质包括机械性质、微观结构、低于指定尺寸而且在容限内的缺陷(例如孔和内含物)。
本公开的一个方面的模具组合物提供低成本铝化钛(TiAl)涡轮叶片铸件，例如TiAl低压涡轮机叶片。与使用常规壳模和重力铸造制备的部件相比，该模具组合物可提供铸造要求更少机械加工和/或处理的近净形部件的能力。如本文使用，表述“近净形”表示制品的初始生产接近制品的最终(净)形状，减少对进一步处理的需要，例如大量的机械加工和表面修整。如本文所用，术语“涡轮叶片”是指蒸汽涡轮叶片和燃气涡轮叶片两者。
因此，本公开解决以下问题：生产一种模具，例如蜡模，其不与钛和铝化钛合金显著反应。此外，根据本公开的一些方面，模具的强度和稳定性允许高压铸造法，例如离心铸造。本公开的技术优势之一是，在一个方面，这些技术改进例如可从铝酸钙水泥和钛酸钙蜡模或从铝酸钙水泥、钛酸钙和氧化铝蜡模产生的净形铸件的结构完整性。更高的强度，例如更高的疲劳强度，允许制造更轻的组件。此外，具有更高疲劳强度的组件可持续更久，因此具有更低的寿命-循环成本。
铸模组合物
本公开的各方面提供用于蜡模铸模的物质的组合物，其可提供改进的钛和钛合金组件。模具化学组成包括钛酸钙和铝酸钙水泥。在一个更具体的实施方案中，模具化学组成包括钛酸钙、铝酸钙水泥和氧化铝。在本公开的烧灼的模具中各相重量分数的范围可以不受限制地为5-50重量%钛酸钙，大于20重量%的铝酸钙水泥(例如，15-30重量%单铝酸钙和15-30重量%二铝酸钙)，和5-70重量%氧化铝，或更特别是15-30重量%氧化铝。
在本公开的一个方面，对于某些实施方案中模具组合物的氧化铝、氧化钙和氧化钛范围的本体三元组成空间显示在图2A和2B中。图2A显示氧化铝、氧化钙和氧化钛的模具组成范围的一个实施方案，如下：氧化铝为15-70重量%，氧化钙为5-60重量%和氧化钛为5-55重量%。图2B显示氧化铝、氧化钙和氧化钛的模具组成范围的另一个实施方案，如下：氧化铝为15-55重量%，氧化钙为5-60重量%和氧化钛为5-45重量%。
在本公开的一个方面，钛酸钙以CaTiO3的形式提供。在一个特定实施方案中，用于制造本发明技术的模具的钙粉末包含98%重量的CaTiO3和2重量% TiO2。钛酸钙颗粒可作为具有小于100微米外尺寸大小的颗粒来掺入。在一个特定的实施方案中，用于制造本公开的模具的钛酸钙粉末可具有约50微米外尺寸的最大粒径。在一个更具体的实施方案中，用于制造本公开的模具的钛酸钙粉末可具有约43微米外尺寸的最大粒径。可通过烧灼/烧结石灰(CaO)和金红石(TiO2)来生产钛酸钙。在另一个方面，关于最终模具组合物，使用足够量的CaO和TiO2，以使与钛合金的反应最小化。氧化钙和氧化钛可作为钛酸钙或作为氧化钙和氧化钛的单独颗粒的组合而添加；这些将是尺寸小于50微米的细尺寸颗粒。若钛酸钙作为氧化钙和氧化钛的单独颗粒的组合来添加，则颗粒可在模具烧灼循环期间反应以产生钛酸钙。在一个实施方案中，钛酸钙作为预配制的钛酸钙而不是作为氧化钙和氧化钛来添加。
在本公开的一个方面，可提供铝酸钙水泥形式的单铝酸钙。铝酸钙水泥可以称为“水泥”或“粘合剂”。在某些实施方案中，将铝酸钙水泥与氧化铝颗粒混合，以提供可铸蜡模混合物。在一个实例中，铝酸钙水泥大于可铸模具混合物的约20%重量。在某些实施方案中，铝酸钙水泥为可铸模具混合物的约30%-约60%重量。在可铸模具混合物(铸模组合物)中使用大于30%重量的铝酸钙水泥是本公开的特征。对适当的铝酸钙水泥化学组成和制剂中钛酸钙颗粒和氧化铝颗粒的重量分数的选择是模具性能的影响因素。在一个方面，可在模具组合物中提供足够量的氧化钙，以使与钛合金的反应最小化。在一个方面，模具组合物例如蜡模组合物可包含铝酸钙水泥、钛酸钙颗粒和氧化铝颗粒的多相混合物。铝酸钙水泥可起粘合剂作用，例如，铝酸钙水泥粘合剂可提供模具结构的主要骨架结构。铝酸钙水泥可构成模具中的连续相，并在固化和铸造期间提供强度。模具组合物可包含铝酸钙水泥、钛酸钙和氧化铝，也就是铝酸钙水泥、钛酸钙和氧化铝可构成模具组合物的基本仅有的组分，具有极少或没有其它组分。在一个实施方案中，本公开包含具有铝酸钙的含钛制品铸模组合物。在另一个实施方案中，铸模组合物进一步包含氧化物颗粒，例如中空氧化物颗粒。根据本公开各方面，氧化物颗粒可以是氧化铝颗粒、氧化镁颗粒、氧化钙颗粒、氧化锆颗粒、氧化钛颗粒、氧化硅颗粒、它们的组合或它们的组合物。
铸模组合物可进一步包括例如中空颗粒形式的氧化铝，即具有被氧化物包围的中空核或基本中空的核的颗粒。这些中空氧化铝颗粒可以包含约99%的氧化铝且具有约10毫米[mm]或更小的外尺寸，例如宽度或直径。在一个实施方案中，中空氧化铝颗粒具有约1毫米[mm]或更小的外尺寸，例如宽度或直径。在某些实施方案中，中空氧化物颗粒可包含中空氧化铝球。中空氧化铝球可掺入铸模组合物中，且中空球可具有一定范围的几何形状(例如球形颗粒)或不规则附聚体。在某些实施方案中，氧化铝可以包括球形颗粒和中空球两者。在一个方面，发现这些几何形状增加蜡模混合物的流动性。增强的流动性可通常提高表面光洁度和从模具生产的最终铸件的表面特征的保真度或精确度。
氧化铝包含外尺寸为约10微米-约10,000微米的颗粒。在某些实施方案中，氧化铝包含外尺寸(例如直径或宽度)小于约500微米的颗粒。氧化铝可占铸模组合物的约0.5%重量-约80%重量，或更特别是铸模组合物的约5%重量-约60%重量。或者，氧化铝占铸模组合物的约15%重量-约30%重量。或者，氧化铝占铸模组合物的约40%重量-约60%重量。或者，氧化铝占铸模组合物的约40%重量-约68%重量。
根据本公开的一个实施方案，最终模具组合物中的氧化钙可大于铸模组合物的约10%重量和小于约60%重量。例如，氧化钙可大于最终铸模组合物的约30%重量和小于约50%重量，或氧化钙可大于最终铸模组合物的约25%重量和小于约35%重量。
根据本公开的一个实施方案，最终模具组合物中的氧化钛可大于铸模组合物的约5%重量和小于约55%重量。例如，最终模具组合物中的氧化钛可大于铸模组合物的约10%重量和小于约40%重量，或氧化钛可大于最终铸模组合物的约15%重量和小于约35%重量。
在一个具体实施方案中，本公开的铸模组合物包含铝酸钙水泥。铝酸钙水泥可包括单铝酸钙。或者，铝酸钙水泥可包括单铝酸钙和二铝酸钙。或者，铝酸钙水泥包括至少三个包含钙和铝的相或组分：单铝酸钙、二铝酸钙和钙铝石。单铝酸钙的重量分数可为0.05-0.95；二铝酸钙的重量分数可以为0.05-0.80；钙铝石的重量分数可以为0.01-0.30。在另一个实例中，单铝酸钙的重量分数占约0.1-约0.8的重量分数；二铝酸钙占约0.1-约0.6的重量分数；和钙铝石占约0.01-约0.2的重量分数。铝酸钙水泥中的单铝酸钙的重量分数可大于约0.5，且铝酸钙水泥中钙铝石的重量分数可小于约0.15。在另一个实施方案中，铝酸钙水泥大于铸模组合物的30%重量。
在一个实施方案中，铝酸钙水泥具有约50微米或更小的颗粒尺寸。出于三个原因，小于50微米的颗粒尺寸可用于某些应用：第一，认为细的颗粒尺寸促进在模具混合和固化期间水硬粘合的形成；第二，认为细的颗粒尺寸促进烧灼期间颗粒间的烧结，且这可增加模具强度；和第三，认为细的颗粒尺寸提高模具中生产的铸造制品的表面光洁度。铝酸钙水泥可作为粉末提供，而且可以其固有的粉末形式或以附聚形式(例如作为喷雾干燥的附聚物)使用。铝酸钙水泥还可以与细尺寸(例如小于10微米的尺寸)氧化铝预混合。由于在高温烧灼期间烧结，认为细尺寸氧化铝提供强度增加。在某些情况下，较大尺寸的氧化铝(即尺寸大于10微米)还可以连同或不连同细尺寸氧化铝添加。类似地，钛酸钙颗粒通常可具有小于50微米的颗粒尺寸；在该尺寸下，其可与铝酸钙水泥颗粒紧密混合。更一般地说，钛酸钙颗粒可具有小于100微米的尺寸并提供模具和随后铸造组件的改进的表面光洁度。
中空氧化铝颗粒有至少两种功能：[1]它们降低模具的密度和重量，具有最小的强度降低；得到约500psi和以上的强度水平，密度为约2g/cc和更小；和[2]它们降低模具的弹性模量并有助于在铸造后模具和组件冷却期间提供提供柔度。模具增加的柔度和可压碎性可以降低组件上的拉伸应力。
铝酸钙水泥组合物
用于本公开各方面的铝酸钙水泥通常包含钙和铝的三个相或组分：单铝酸钙、二铝酸钙和钙铝石。单铝酸钙是钙氧化铝水泥中存在的水硬矿物。单铝酸钙的水合有助于蜡模的高早期强度。期望钙铝石在水泥中，因为由于快速形成水硬粘合，它在模具固化早期期间提供强度。然而，钙铝石通常在铸造前的模具热处理期间减少。
在一个方面，在水泥制造窑中烧灼后，初始铝酸钙水泥制剂通常不处于热力学平衡。在一个实施方案中，水泥中单铝酸钙的重量分数大于0.5，且钙铝石的重量分数小于0.15。将钙铝石掺入模具，因为它是一种快速固化的铝酸钙而且认为它在固化早期期间为模具提供强度。固化可以在低温下进行，例如15℃-40℃的温度，因为暂时蜡模是热敏的，而且在约35℃以上热暴露时失去其形状和性质。在一个实例中，模具在低于30℃的温度下固化。
铝酸钙水泥可通常如下生产：通过将高纯度氧化铝与高纯度氧化钙或碳酸钙混合；化合物的混合物通常在炉或窑中加热至高温，例如1000-1500℃的温度，并使其反应。
得到的产物在本领域中称为水泥“渣(clinker)”，其在窑中生产，然后经压碎、研磨和筛分，以产生期望颗粒尺寸的铝酸钙水泥。此外，将铝酸钙水泥设计和处理，以具有最低量的杂质，例如最低量的二氧化硅、钠和其它碱、以及氧化铁。在一个方面，铝酸钙水泥的目标含量为Na2O、SiO2、Fe2O3和TiO2的总和小于约2重量%。在一个实施方案中，Na2O、SiO2、Fe2O3和TiO2的总和小于约0.05重量%。
在本公开的一个方面，提供具有本体氧化铝浓度超过35%重量氧化铝(Al2O3)和小于50%重量氧化钙的铝酸钙水泥。水泥的最大氧化铝浓度可以是约85%(例如约15%CaO)。在一个实施方案中，铝酸钙水泥具有高纯度并含有最多70%氧化铝。单铝酸钙的重量分数可以在铸造前在烧灼的模具中最大化。可能需要最低量的氧化钙，以使铸造合金和模具之间的反应最小化。若水泥中有大于50%氧化钙，则这可导致例如钙铝石和铝酸三钙的相，在铸造期间其表现不如单铝酸钙好。在一个实例中，铝酸钙水泥中氧化钙的范围小于约50%且大于约15%重量，更特别是20%重量。如上说明，模具中铝酸钙水泥/粘合剂内的三个相为单铝酸钙、二铝酸钙和钙铝石。水泥/粘合剂中的单铝酸钙比起其它铝酸钙相具有三个优点：1)将单铝酸钙加入模具，因为其具有快速固化响应(但不如钙铝石快)，且认为它在固化早期期间为模具提供强度。模具强度的快速产生提供铸模的尺寸稳定性，且该特征提高最终铸造组件的尺寸一致性。2)考虑到要铸造钛和铝化钛合金，单铝酸钙是化学稳定的。在一个实例中，相对于二铝酸钙和其它具有更高氧化铝活性的铝酸钙相，使用单铝酸钙；这些相与要铸造的钛和铝化钛合金更具反应性。3)单铝酸钙和二铝酸钙是低膨胀相，并认为其防止在固化、脱蜡和随后的铸造期间在模具内形成高的应力水平。单铝酸钙的热膨胀性能与氧化铝紧密匹配。
模具和铸造方法
本公开的一个方面是形成用于钛和钛合金和制品的铸模的方法，该方法包含：将铝酸钙与液体组合，产生铝酸钙浆料，其中初始铝酸钙/液体混合物中固体的百分比为约60%-约80%，且浆料的粘度为约10-约250厘泊；添加钛酸钙颗粒到浆料中；添加氧化物颗粒到浆料中使得最终铝酸钙/液体混合物中具有大尺寸(大于50微米)氧化物颗粒的固体为约65%-约90%；将浆料引入含有暂时模板的模腔中；并使浆料在模腔中固化，以形成用于铸造钛和钛合金和制品的模具。固体百分比定义为混合物中的总固体除以混合物中液体和固体的总质量，按百分比描述。
本公开的一个方面是形成用于钛和钛合金和制品的铸模的方法，该方法包含：将铝酸钙与液体组合，产生铝酸钙浆料，其中初始铝酸钙/液体混合物中固体的百分比为约60%-约80%，且浆料的粘度为约10-约250厘泊；添加氧化钙和氧化钛颗粒的组合；添加氧化物颗粒到浆料中使得最终铝酸钙/液体混合物中具有大尺寸(大于50微米)氧化物颗粒的固体为约65%-约90%；将浆料引入含有暂时模板的模腔中；并使浆料在模腔中固化，以形成用于铸造钛和钛合金和制品的模具。
通过配制陶瓷组件的蜡模混合物形成蜡模，并将混合物倒入含有暂时模板的容器中。使模板上形成的蜡模彻底固化，以形成所谓的“坯模”。一般地，坯模的固化在15-40℃的温度下进行1小时-48小时的时间。随后，通过熔化、溶解、灼烧或其它已知的模板去除技术将暂时模板从坯模选择性去除。用于蜡模去除的典型方法包括烘箱脱蜡(小于150℃)、炉脱蜡(大于150℃)、蒸汽压热脱蜡和微波脱蜡。
为了铸造钛合金和铝化钛及其合金，然后在600℃以上的温度下烧灼坯模，优选700-1400℃，时间超过1小时，优选2-10小时，以使模具强度改进用于铸造，并去除模具中任何不期望的残留杂质，例如金属物类(Fe、Ni、Cr)和含碳物类。烧灼模具的气氛通常为环境空气，但是可使用惰性气体或还原性气氛。烧灼方法从模具去除水。模具灼烧程序的另一个目的是在铸造前使保留在模具中的任何游离二氧化硅最小化。图2A和2B是显示组成范围的图表，如CaO-TiO2-Al2O3相组成空间所示来考虑。本体组成范围显示所用的本体组成，其提供构成模具的例如铝酸钙、钛酸钙和氧化铝的相。图2A显示对于某些实施方案中使用的的模具组成的氧化铝、氧化钙和氧化钛的范围，以重量百分数计的本体三元组成空间。特别地，如图2A所示，在一个实施方案中，模具成分范围为15-70重量%的氧化铝，5-60重量%的氧化钙和5-55重量%的氧化钛。图2B显示对于根据其它实施方案的模具组合物，氧化铝、氧化钙和氧化钛的范围的本体三元组成空间。特别地，如图2B所示，在一个实施方案中，模具组成范围为15-55重量%的氧化铝，5-60重量%的氧化钙和5-45重量%的氧化钛。
组成范围提供本公开描述的相组成的范围。本公开中要求保护的相组成的范围是5-50重量%钛酸钙(CaTiO3)、15-30重量%单铝酸钙、15-30重量%二铝酸钙和5-70重量%氧化铝。可在初始模具混合物中添加钛酸钙，或可通过氧化钙和氧化钛颗粒在模具烧灼期间的反应产生钛酸钙。
烧灼过程还从模具去除水并将钙铝石转化为铝酸钙。模具烧灼程序的另一个目的是在铸造前使保留在模具中的任何游离二氧化硅最小化。模具烧灼过程还用于将任何残余的氧化钛转化为钛酸钙、铝钛酸钙或类似的化合物。其它目的是提高高温强度和增加单铝酸钙和二铝酸钙的量。
将模具从室温加热至最终烧灼温度，采用受控方式。通常调节或控制到烧灼温度的加热速率和烧灼后的冷却速率。若模具加热太迅速，其可能在内部或外部或两者处破裂；模具在铸造前破裂是极不期望的。此外，若模具加热太迅速，则模具的内表面可破裂和散裂。这可导致最终铸件中不期望的内含物，即使没有内含物，也可导致差的表面光洁度。类似地，若在达到最高温度后太迅速地冷却模具，模具也可能在内部或外部或两者处破裂。
本公开中描述的模具组合物特别适用于钛和铝化钛合金。烧灼后和铸造前的模具组成可影响模具性质，特别是关于组成相。在一个实施方案中，出于铸造目的，使用模具中高的单铝酸钙重量分数，例如0.15-0.8的重量分数。此外，出于铸造目的，一个实施方案使钙铝石的重量分数最小化，例如使用0.01-0.2的重量分数，因为钙铝石是水敏的，而且其在铸造期间可带来水释放和气体产生的问题。烧灼后，模具还可含有小的铝硅酸盐和铝硅酸钙重量分数。铝硅酸盐和铝硅酸钙的重量分数总和可通常保持小于5%，以使模具与铸件的反应最小化。
在某些实施方案中，本公开的铸模组合物包含蜡模铸模组合物。蜡模铸模组合物包含近净形含钛金属蜡模铸模组合物。在一个实施方案中，蜡模铸模组合物包含用于铸造近净形铝化钛制品的蜡模铸模组合物。近净形铝化钛制品包含例如近净形铝化钛涡轮叶片。
选择正确的铝酸钙水泥化学组成和氧化铝制剂是铸造期间模具性能的影响因素。关于铝酸钙水泥，可能需要使游离氧化钙的量最小化，以使与钛合金的反应最小化。若水泥中的氧化钙浓度小于约10%重量，则合金与模具反应，因为氧化铝浓度过高，且反应产生铸件中不期望的氧浓度水平、气泡和铸造组件中差的表面光洁度。若水泥中的氧化钙浓度大于50%重量，则模具可能对从环境吸收水敏感。因而，蜡模中的氧化钙浓度通常可保持低于60%。在一个实施方案中，蜡模中的氧化钙浓度为10%-60%重量。在一个实施方案中，蜡模中的氧化钙浓度为15%-40%重量。或者，蜡模中的氧化钙浓度可为25%-35%重量。
在铸造熔融金属或合金前，通常将蜡模预热至模铸温度，模铸温度取决于特定的组件几何形状或要铸造的合金。例如，典型的模具预热温度为600℃。通常，模具温度范围为450℃-1200℃；在一个实施方案中，温度范围为450℃-750℃，且在某些情况下，其为500℃-650℃。
根据一个方面，使用常规技术(可包括重力、反重力、压力、离心和本领域技术人员已知的其它铸造技术)将熔融金属或合金倒入模具中。可使用真空或惰性气体气氛。对于复杂成形薄壁几何形状，使用利用高压的技术。在固结的铝化钛或合金铸件通常冷却到小于650℃(例如到室温)后，将其从模具去除并使用常规技术修整，例如喷砂处理、水流喷射和磨光。
本公开的一个方面涉及用于钛和钛合金的铸造方法，该方法包含：获得包含铝酸钙、钛酸钙和氧化铝的蜡模铸模组合物；将所述蜡模铸模组合物倒入含有暂时模板的容器中；固化所述蜡模铸模组合物；从模具去除所述暂时模板；将模具预热至模铸温度；将熔融的钛或钛合金倒入加热的模具中；使熔融的钛或钛合金固结；并从模具移除固结的钛或钛合金铸件。
在从模具去除所述暂时模板和将模具预热至模铸温度之间，首先将模具加热至约450℃-约1200℃的温度，然后冷却至室温。在一个实施方案中，在从模具去除所述暂时模板和将模具预热至模铸温度之间，首先将模具加热至约450℃-约1200℃的温度，然后保持在约450℃-约850℃的铸造温度下。
在一个实施方案中，在低于约30℃的温度下进行固化步骤1小时-48小时。去除暂时模板包含熔化、溶解、灼烧、烘箱脱蜡、炉脱蜡、蒸汽压热脱蜡或微波脱蜡的步骤。在一个实施方案中，将钛或钛合金从模具去除后，可以用喷砂、水流喷射或磨光修整铸件。从模具移除固结铸件后，通过X射线或中子射线照相术对其检查。
在铸造和修整后，使固结的铸件经受表面检查和X射线照相术，以检测在铸件内任何位置的任何表面下内含颗粒。使用X射线照相术以寻找不能通过目测检查铸件外表面检出的内含物。使用常规X射线设备使铝化钛铸件经受X射线照相术(胶片或数字)，以提供X射线射线照片，然后对其检查或分析，以确定是否有任何表面下内含物存在于铝化钛铸件内。
本公开的另一个方面是形成用于铸造含钛制品的铸模的方法。该方法包括：将铝酸钙和钛酸钙与液体例如水组合，以产生铝酸钙和钛酸钙在液体中的浆料；将浆料引入含有暂时模板的容器内；并使浆料在模腔中固化，以形成含钛制品的模具。在一个实施方案中，该方法还包含在将浆料引入模腔前，将氧化物颗粒例如中空氧化物颗粒引入浆料。在另一个实施方案中，将二氧化硅与铝酸钙和钛酸钙组合。二氧化硅可作为胶态二氧化硅和/或颗粒二氧化硅(例如粉末)来添加。例如，在特定的实施方案中，在组合铝酸钙和钛酸钙前或同时，将胶态二氧化硅与铝酸钙混合。在另一个特定的实施方案中，在组合铝酸钙和钛酸钙之前或同时，将颗粒二氧化硅与铝酸钙混合。在另一个实施方案中，氧化钙和氧化钛可作为钛酸钙或作为氧化钙和氧化钛的单独颗粒的组合来添加；这些将是尺寸小于50微米的细尺寸颗粒。若钛酸钙作为氧化钙和氧化钛的单独颗粒的组合来添加，则颗粒可在模具烧灼循环期间反应以产生钛酸钙。在一个实施方案中，钛酸钙作为预配制钛酸钙而不是作为氧化钙和氧化钛来添加。
形成的模具可以是坯模，且该方法可进一步包含烧灼坯模。在一个实施方案中，铸模包含蜡模铸模，例如用于铸造含钛制品。在一个实施方案中，含钛制品包含铝化钛制品。在一个实施方案中，蜡模铸模组合物包含用于铸造近净形铝化钛制品的蜡模铸模组合物。近净形铝化钛制品可包含近净形铝化钛涡轮叶片。在一个实施方案中，本公开涉及由包含铝酸钙的含钛制品铸模组合物形成的模具。本公开的另一个方面涉及在前述模具中形成的制品。
本公开的又一个方面为通过一种铸造方法制成的钛和钛合金铸件，该方法包含：获得包含铝酸钙、钛酸钙和氧化铝的蜡模铸模组合物；将所述蜡模铸模组合物倒入含有暂时模板的容器中；固化所述蜡模铸模组合物；从模具去除所述暂时模板；将模具预热至模铸温度；将熔融的钛或钛合金倒入加热的模具中；使熔融的钛或钛合金固结以形成铸件；并从模具移除固结的钛或钛合金铸件。
表面糙度是表示铸件和机械加工部件的表面完整性的指标之一。表面糙度由标明区域中通过光学表面光度测定法测量的中心线平均粗糙度系数“Ra”以及平均峰-谷距离“Rz”来表征。粗糙度值可对轮廓或对表面计算。轮廓粗糙度参数(Ra、Rq...)更常见。每一个粗糙度参数使用描述表面的公式来计算。有很多不同的粗糙度参数在使用，但Ra目前为止是最常见的。
平均粗糙度Ra按高度单位表示。在Imperial(英语)系统中，1 Ra通常按一英寸的“百万分数”表示。这也称为“微英寸”。本文说明的Ra值指微英寸。Ra值70对应约2微米；而Ra值35对应约1微米。通常需要高性能制品的表面具有约20或更小的Ra，所述高性能制品例如涡轮叶片、涡轮叶轮/喷嘴、涡轮增压器、往复式发动机阀、活塞等。本公开的一个方面为包含钛或钛合金，而且在其表面区域的至少一部分上平均粗糙度Ra小于15的涡轮叶片。
当熔融金属加热得越来越高时，它们趋向变得越来越有反应性(例如经历与模具表面的不期望反应)。这些反应导致形成污染金属部件的杂质，这导致各种有害后果。杂质的存在改变金属组成，使得其可能不符合期望的标准，从而不允许铸造件用于预期应用。此外，杂质的存在可有害地影响金属材料的机械性质(例如降低材料强度)。
此外，认为这些反应可导致表面纹理化(surface texturing)，这导致铸造件表面上大量不期望的粗糙度。例如，使用表面糙度值Ra，如本领域已知用于表征表面糙度，利用不锈钢合金和/或钛合金的铸造件在良好加工条件下通常呈现约100-200的Ra值。这些有害影响驱使使用较低温度用于填充模具。然而，若熔融金属的温度不加热得足够，则铸造材料可能太迅速地冷却，导致铸模的不完全充填。
本公开的一个方面涉及一种用于铸造含钛制品的模具组合物，该组合物包含铝酸钙和钛酸钙。模具组合物进一步包含中空氧化铝颗粒。制品包含金属制品。在一个实施方案中，制品包含含铝化钛的制品。在另一个实施方案中，制品包含铝化钛涡轮叶片。在又一个实施方案中，制品包含近净形铝化钛涡轮叶片。该近净形铝化钛涡轮叶片在安装前可能需要极少材料去除或不需要材料去除。
实施例
参考以下实施例可更容易理解已经概要描述的本公开，包含所述实施例仅为了说明本公开的某些方面和实施方案，而不旨在以任何方式限制本公开。
图1是显示稳定的铝酸钙相作为氧化铝和氧化钙组成和温度的函数的相图。图1显示根据所公开的实施方案，铝酸钙水泥的实例组成范围。图1描绘x轴上的氧化铝百分比和y轴上的温度。一个实例范围5显示钙铝石和单铝酸钙15、二铝酸钙和单铝酸钙20的实例组成范围和相。另一个实例范围10显示主要包括二铝酸钙和单铝酸钙的实例组成范围和相。在范围5、10两者以外，为二铝酸钙和六铝酸钙25。
图2A和2B显示用于本公开模具的氧化铝、氧化钙和氧化钛的不同组成范围。这些本体组成范围显示所用的本体组成，其提供构成模具的例如铝酸钙、钛酸钙、氧化铝的相。图2A显示具有如下的氧化铝、氧化钙和氧化钛范围的模具组成：15-70重量%氧化铝，5-60重量%氧化钙和5-55重量%氧化钛。图2B显示具有如下的氧化铝、氧化钙和氧化钛范围的模具组成：15-55重量%氧化铝，5-60重量%氧化钙和5-45重量%氧化钛。
蜡模组合物和制剂
将铝酸钙水泥与钛酸钙和氧化铝混合，以产生蜡模混合物，并测试蜡模化学组成的范围。在一个实例中，蜡模混合物由具有70%氧化铝和30%氧化钙的铝酸钙水泥、钛酸钙颗粒、氧化铝颗粒、水和胶态二氧化硅组成。
如图3A所示，方法700包含将铝酸钙和钛酸钙与液体组合，以产生铝酸钙和钛酸钙在液体中的浆料705。将铝酸钙浆料引入含有暂时模板的模腔710。使浆料在模腔中固化，以形成用于铸造钛制品的模具715。
如图3B所示，方法720包含获得含有铝酸钙、钛酸钙和氧化铝的蜡模铸模组合物725。将蜡模铸模组合物倒入含有暂时模板的容器730。将蜡模铸模组合物固化735，并将暂时模板从模具去除740。然后将模具烧灼并预热至模铸温度745，并将熔融钛或钛合金倒入加热的模具750。使熔融的钛或钛合金固结并形成固结的钛或钛合金铸件755。最终，从模具移除固结的钛或钛合金铸件760。
在一个特定的实施方案中，通过在容器中混合水泥、水和胶态二氧化硅制备模具混合物。另一个实施方案使用高剪切形式的混合。若不适当混合，水泥可能胶化。当水泥悬浮在混合物中时，添加氧化铝颗粒。当细尺寸氧化铝颗粒与水泥充分混合时，添加钛酸钙颗粒并与水泥浆料混合。当细尺寸的钛酸钙颗粒与水泥充分混合时，添加较大尺寸(例如0.5-1.0mm)氧化铝颗粒并与水泥-氧化铝制剂混合。最终混合物的粘度绝不能过低或过高，如随后描述。在混合后，以受控方式将蜡模混合物倒入含有暂时蜡模的容器。该容器提供模具的外部几何形状，且暂时模板产生内部几何形状。正确的倾倒速度是另一个特征；若其太快，则空气可能截留在模具中，若其太慢，则可能出现水泥和氧化铝颗粒的分离。
在第一个实施例中，用于制造蜡模的浆料混合物由2708g市售混合的80%铝酸钙水泥CA25C组成，其含有单铝酸钙CaAl2O4、二铝酸钙(CaAl4O7)和钙铝石(Ca12Al14O33)。CA25C产品名义上由以下组成：70%铝酸钙水泥与氧化铝共混以调节组成至80%氧化铝。具有75.6%初始固体百分比的水泥浆料用820.5g去离子水和90.5g胶态二氧化硅(例如Remet LP30、Remet SP30、Nalco 1030)制备。当浆料混合为可接受的粘度时，将尺寸范围小于43微米的736g钛酸钙CaTiO3添加到浆料。添加有钛酸钙的混合物的固体百分比为79.1%。当浆料混合为可接受的粘度时，将尺寸范围小于0.85mm且大于0.5mm的736g氧化铝泡添加到浆料。在混合后，最终混合物的粘度高，但以受控方式将蜡模混合物倒入容器以制造模具。最终模具混合物的固体百分比为82.6%。在1000℃的温度下烧灼模具4小时。产生具有2.05g/cc密度的经烧灼模具。模具在烧灼后具有不可接受的破裂水平。没有水的最终模具组合物包含64.8%共混铝酸钙水泥(CA25C)、17.6% CaTiO3和17.6%氧化铝泡。使用X射线衍射分析烧灼的模具并发现模具含有19.1% CaTiO3、20.1%单铝酸钙、24.5%二铝酸钙和36.2%氧化铝。由现有技术教导，模具具有较低氧化铝活性。
在第二个实施例中，用于制造蜡模的浆料混合物由2708g市售共混的80%铝酸钙水泥CA25C组成。具有75.6%初始固体百分比的水泥浆料使用820.5g去离子水和90.5g胶态二氧化硅制备。当浆料混合至可接受的粘度时，将尺寸范围小于43微米的1472g钛酸钙CaTiO3添加到浆料。最终混合物CA25C和钛酸钙的粘度不可接受地高，但将蜡模混合物有些困难地倒入容器以制造模具。最终模具混合物的固体百分比为82.6%。没有水的最终模具组合物包含64.8%铝酸钙水泥和35.2% CaTiO3。模具品质在烧灼后不是可接受的。使用X射线衍射分析烧灼的模具并发现模具含有37.3% CaTiO3、20.1%单铝酸钙、18.0%二铝酸钙和24.6%氧化铝。由实施例1的教导，烧灼的模具具有增加的钛酸钙和降低的氧化铝活性；其还有较少二铝酸钙和类似量的单铝酸钙。
在第三个实施例中，用于制造蜡模的浆料混合物由1354g市售共混的80%铝酸钙水泥CA25C组成。具有61.0%初始固体百分比的水泥浆料使用820.5g去离子水和90.5g胶态二氧化硅制备。当浆料混合至可接受的粘度时，将尺寸范围小于43微米的2090g钛酸钙CaTiO3添加到浆料。添加有钛酸钙的混合物的固体百分比为79.7%。混合物的粘度高，且几乎不可接受。在此时，将尺寸范围小于0.85mm和大于0.5mm的736g氧化铝泡添加到浆料。混合后，粘度过高，且蜡模混合物难以按受控方式倒入容器。最终模具混合物的固体百分比为82.6%。模具经烧灼，且其具有不可接受的破裂水平。生产具有2.1g/cc密度的模具；该密度比先前实施例的模具更高。没有水的最终模具组合物包含32.4%共混铝酸钙水泥(CA25C)、50.0%钛酸钙和17.6%氧化铝泡。
在第四个实施例中，用于制造蜡模的浆料混合物由1354g市售共混的80%铝酸钙水泥CA25C组成。具有61.0%初始固体百分比的水泥浆料使用820.5g去离子水和90.5g胶态二氧化硅制备。当浆料混合到可接受的粘度时，添加1354g钛酸钙CaTiO3到浆料中。添加有钛酸钙的混合物的固体百分比为75.6%。浆料容易混合到其中混合物中分散体的均匀性可接受且粘度为约100厘泊的条件。当浆料混合至可接受的粘度时，将尺寸范围小于0.85mm且大于0.5mm的1472g氧化铝泡添加到浆料。在混合蜡模混合物后，最终混合物具有可接受的粘度，并将其以受控方式倒入容器中。最终模具混合物的固体百分比为82.6%；这落在混合物中固体百分比的可接受范围的下端。在1000℃下烧灼模具4小时，且其具有可接受的品质。生产具有1.85g/cc密度的模具；该密度比先前实施例的模具更小。没有水的最终模具组合物包含32.4%铝酸钙水泥、32.4.0%的CaTiO3和35.2%氧化铝泡。
在第五个实施例中，用于制造蜡模的浆料混合物由2708g市售共混的80%铝酸钙水泥组成。具有61.0%初始固体百分比的水泥浆料使用1641g去离子水和181g胶态二氧化硅制备。当浆料混合至可接受的粘度时，添加2708g钛酸钙到浆料。添加有钛酸钙的混合物的固体百分比为82.6%。当浆料混合至可接受的粘度时，将尺寸范围小于0.85mm且大于0.5mm的2943g氧化铝泡添加到浆料。在混合后，以受控方式将蜡模混合物倒入容器。最终模具混合物的固体百分比为82.6.1%。该制剂产生约125mm直径和400mm长的模具。然后将模具固化并在高温下烧灼。模具沿其长度均匀。制备具有1.85g/cc密度的模具。没有水的最终模具组合物包含32.4%铝酸钙水泥、32.4.0%的钛酸钙和35.2%氧化铝泡。
当在铸造期间填充模具时，模具中极低的二氧化硅含量可限制与熔融钛和铝化钛合金的反应。模具中二氧化硅的本体组成为0.6重量%。模具的低二氧化硅含量提供用于铸造钛和铝化钛合金的模具。如此生产的模具在烧灼时经历小于1%线性收缩。
在一个实施例中，蜡模混合物在制模期间的加工时间应为30秒-10分钟。若蜡模混合物的加工时间太短，则时间不足以制造大的复杂成形组件的模具。若蜡模混合物的加工时间太长且铝酸钙水泥不足够迅速地固化，则可能出现细尺寸铝酸钙水泥、钛酸钙和大尺寸氧化铝的分离，这可导致其中制剂各不相同的偏析的模具且得到的模具性质不均一。
铝酸钙水泥或粘合剂中的三个相为单铝酸钙、二铝酸钙和钙铝石，且出于几个原因选择它们。第一，这些相溶解或部分溶解，并形成可负载随后的蜡模制造浆料中所有聚集相的悬浮体。第二，这些相促进倾倒后模具的硬化和固化。第三，这些相在铸造期间和之后为模具提供强度。第四，这些相呈现与模具中铸造的钛合金最小的反应。第五，模具具有与钛合金铸件匹配的合适的热膨胀，以使对固结后冷却期间产生的部件的热应力最小化。
单铝酸钙和二铝酸钙是低膨胀相，并防止在固化、脱蜡和随后的铸造期间在模具内形成高的应力水平。单铝酸钙的热膨胀性能与氧化铝密切匹配，而且其与钛和铝化钛合金铸件更好地匹配。钛酸钙的热膨胀性能与氧化铝密切匹配，而且其与钛和铝化钛合金铸件更好地匹配。
将钙铝石加入到模具，因为它是一种快速固化的铝酸钙而且它在固化早期期间为水泥提供强度。在一个实施方案中，固化在低温下进行，因为暂时蜡模是温度敏感的，而且在约35℃以上热暴露时失去其形状和性质。在一个实施例中，模具在低于30℃的温度下固化。
应理解，以上说明旨在为说明性而非限制性的。例如，以上描述的实施方案(和/或它们的各方面)可以互相组合使用。此外，可进行很多修改，以使特定的情况或材料适应各种实施方案的教导而不偏离它们的范围。虽然本文描述的材料的尺寸和类型旨在限定各种实施方案的参数，但它们绝非限制性的，而仅是示例性的。在审阅以上说明后，很多其它实施方案对于本领域技术人员是显而易见的。因此，应参考所附的权利要求以及对其施予这些权利要求的完整等价范围，确定各种实施方案的范围。所附权利要求中，术语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应术语“包含(comprising)”和“其中(wherein)”的简单英文对等词。此外，在以下权利要求中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，而且不旨在对其目标施加数值要求。此外，以下权利要求的限制不按手段加功能的形式来撰写，而且不旨在根据35 U.S. C. § 112第六段来理解，除非这些权利要求限制明确使用短语“用于……的手段”，后接功能陈述而没有进一步的结构。应理解，上述所有这些目的或优势可以不一定根据任何特定的实施方案来实现。因此，例如，本领域技术人员将认识到，本文描述的系统和技术可按照如本文教导的使一个优点或一组优点实现或优化的方式来体现或实施，而不一定实现如本文可能教导或提示的其它目的或优点。
虽然已经结合仅有限数量的实施方案来描述本发明，但应容易理解，本发明不限于这些公开的实施方案。而是，可修改本发明，以结合至今尚未描述但与本发明的精神和范围相当的任何数量的变化、变更、替换或等价布置。此外，虽然已经描述本发明的各种实施方案，但应理解本公开的各方面可包括所描述的实施方案中的仅一些。因此，本发明不应视为由上述说明限制，而是仅由所附权利要求的范围限制。
本书面说明使用实施例以公开本发明，包括最佳方式，而且使任何本领域技术人员能实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统和进行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果它们具有的结构要素与权利要求的字面用语没有差异，或如果它们包括的等效结构要素具有与权利要求字面用语的非实质差异，则这些其它实例预期在权利要求的范围内。

Claims (32)

1.一种用于铸造含钛制品的模具组合物，其包含：
钛酸钙；和
包含单铝酸钙的铝酸钙水泥。
2.权利要求1的模具组合物，其中所述钛酸钙包含外尺寸小于100微米的颗粒。
3.权利要求1的模具组合物，其中所述钛酸钙占所述模具组合物的5%重量-50%重量。
4.权利要求1的模具组合物，其进一步包含氧化铝颗粒。
5.权利要求4的模具组合物，其中所述氧化铝颗粒包含外尺寸小于10毫米的颗粒。
6.权利要求4的模具组合物，其中所述氧化铝颗粒占所述模具组合物的5%重量-70%重量。
7.权利要求1的模具组合物，其中所述铝酸钙水泥占所述模具组合物的大于20%重量。
8.权利要求1的模具组合物，其中所述铝酸钙水泥进一步包含二铝酸钙、钙铝石或二铝酸钙和钙铝石两者。
9.权利要求8的模具组合物，其中所述单铝酸钙占0.05-0.95重量分数；其中所述二铝酸钙占0.05-0.80重量分数；和其中所述钙铝石占0.01-0.30重量分数。
10.权利要求1的模具组合物，其进一步包含氧化物颗粒。
11.权利要求10的模具组合物，其中所述氧化物颗粒包含氧化铝颗粒、氧化镁颗粒、氧化钙颗粒、氧化锆颗粒、氧化钛颗粒、氧化硅颗粒或它们的组合。
12.权利要求10的模具组合物，其中所述氧化物颗粒包含中空氧化物颗粒。
13.权利要求12的模具组合物，其中所述中空氧化物颗粒包含中空氧化铝颗粒。
14.权利要求1的模具组合物，其进一步包含氧化钙。
15.权利要求14的模具组合物，其中所述氧化钙占所述模具组合物的大于10%重量和小于50%重量。
16.权利要求1的模具组合物，其进一步包含氧化钛。
17.权利要求16的模具组合物，其中所述氧化钛占所述模具组合物的大于5%重量和小于55%重量。
18.权利要求1的模具组合物，其进一步包含二氧化硅。
19.权利要求1的模具组合物，其中所述模具组合物包含用于铸造近净形铝化钛制品的蜡模铸模组合物。
20.一种形成用于铸造含钛制品的铸模的方法，所述方法包含：
将铝酸钙和钛酸钙与液体组合，以产生铝酸钙和钛酸钙在所述液体中的浆料；
将所述浆料引入含有暂时模板的模腔中；和
使所述浆料在所述模腔中固化，以形成含钛制品的铸模。
21.权利要求20的方法，其中所述方法进一步包含在将所述浆料引入模腔中之前将氧化物颗粒引入所述浆料中。
22.权利要求21的方法，其中所述氧化物颗粒包含氧化铝颗粒、氧化镁颗粒、氧化钙颗粒、氧化锆颗粒、氧化钛颗粒、氧化硅颗粒和它们的组合物。
23.权利要求21的方法，其中所述氧化物颗粒包含中空氧化物颗粒。
24.权利要求23的方法，其中所述中空氧化物颗粒包含中空氧化铝球。
25.权利要求20的方法，其中在将铝酸钙和钛酸钙与液体组合以产生浆料前将二氧化硅与铝酸钙混合，其中所述二氧化硅作为胶态二氧化硅和/或颗粒二氧化硅来提供。
26.权利要求20的方法，其中所述铸模包含用于铸造近净形铝化钛制品的蜡模铸模。
27.权利要求20的方法，其中所述含钛制品包含铝化钛涡轮叶片。
28.权利要求20的方法，其中所述含钛制品包含近净形的铝化钛涡轮叶片，在安装前需要极少材料去除或不需要材料去除。
29.一种用于钛和钛合金的铸造方法，该方法包含：
获得包含铝酸钙、钛酸钙和氧化铝的蜡模铸模组合物；
将所述蜡模铸模组合物倒入含有暂时模板的容器中；
使所述蜡模铸模组合物固化；
从所述模具去除所述暂时模板；
将所述模具预热至模铸温度；
将熔融钛或钛合金倒人加热的模具中；
使熔融钛或钛合金固结并形成固结的钛或钛合金铸件；和
从所述模具移除所述固结的钛或钛合金铸件。
30.权利要求29的铸造方法，其中，在从所述模具去除所述暂时模板和预热所述模具至模铸温度之间，将所述模具加热至450℃-1200℃的温度，然后使所述模具冷却至室温。
31.权利要求29的铸造方法，其中，在从所述模具去除所述暂时模板和预热所述模具至模铸温度之间，将所述模具加热至450℃-1200℃的温度，然后使所述模具保持在450℃-850℃的铸造温度下用于铸造。
32.权利要求29的铸造方法，其中去除暂时模板包含以下至少之一：熔化、溶解、灼烧、烘箱脱蜡、炉脱蜡、蒸汽压热脱蜡或微波脱蜡。
CN201380045086.3A 2012-08-29 2013-08-02 含有钛酸钙的模具组合物及铸造钛和铝化钛合金的方法 Active CN104582875B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/598,164 US8708033B2 (en) 2012-08-29 2012-08-29 Calcium titanate containing mold compositions and methods for casting titanium and titanium aluminide alloys
US13/598164 2012-08-29
PCT/US2013/053385 WO2014035602A1 (en) 2012-08-29 2013-08-02 Calcium titanate containing mold compositions and methods for casting titanium and titanium aluminide alloys

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104582875A CN104582875A (zh) 2015-04-29
CN104582875B true CN104582875B (zh) 2017-12-05

Family

ID=50184118

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380045086.3A Active CN104582875B (zh) 2012-08-29 2013-08-02 含有钛酸钙的模具组合物及铸造钛和铝化钛合金的方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8708033B2 (zh)
EP (1) EP2890509B1 (zh)
JP (1) JP6106751B2 (zh)
CN (1) CN104582875B (zh)
BR (1) BR112015004422A2 (zh)
CA (1) CA2881854A1 (zh)
WO (1) WO2014035602A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8932518B2 (en) 2012-02-29 2015-01-13 General Electric Company Mold and facecoat compositions
US8992824B2 (en) * 2012-12-04 2015-03-31 General Electric Company Crucible and extrinsic facecoat compositions
DE102013100529A1 (de) * 2013-01-18 2014-07-24 Bredent Gmbh & Co. Kg Verankerungselement und Verfahren zur Herstellung
US20150078912A1 (en) * 2013-09-18 2015-03-19 General Electric Company Ceramic core compositions, methods for making cores, methods for casting hollow titanium-containing articles, and hollow titanium-containing articles
US9511417B2 (en) 2013-11-26 2016-12-06 General Electric Company Silicon carbide-containing mold and facecoat compositions and methods for casting titanium and titanium aluminide alloys
US9192983B2 (en) 2013-11-26 2015-11-24 General Electric Company Silicon carbide-containing mold and facecoat compositions and methods for casting titanium and titanium aluminide alloys
US10391547B2 (en) 2014-06-04 2019-08-27 General Electric Company Casting mold of grading with silicon carbide
BR112016029915A2 (pt) 2014-06-18 2017-08-22 Berks Res Llc mistura de fundição, método para formar uma peça de metal, método para a remoção da mistura de fundição residual
US9963799B2 (en) 2014-06-18 2018-05-08 York Innovators Group, Llc Foundry mixture and related methods for casting and cleaning cast metal parts
GB2563904B (en) * 2017-06-29 2021-03-10 Ruentex Mat Co Ltd Non-calcined cementitious compositions
US10562816B2 (en) 2017-06-29 2020-02-18 Ruentex Materials Co., Ltd. Non-calcined cementitious compositions, non-calcined concrete compositions, non-calcined concrete and preparation methods thereof
CN112739512A (zh) * 2018-08-14 2021-04-30 艾康克雷特科技有限公司 铸模形成组合物及其用途
WO2024094936A1 (fr) * 2022-11-02 2024-05-10 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Composition de particules de revetement refractaire

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1121328A (zh) * 1993-04-22 1996-04-24 福塞科国际有限公司 金属浇铸的型模和方法及用于其中的耐火组合物
GB2372038A (en) * 2000-12-20 2002-08-14 Brian Robson Material for use in metal casting

Family Cites Families (161)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB569852A (en) 1943-03-24 1945-06-12 Ernest George Whitehead Improvements in melting pots
GB783411A (en) 1952-05-23 1957-09-25 Birmingham Small Arms Co Ltd Improvements in or relating to containers for molten metal
US2781261A (en) 1953-10-30 1957-02-12 Nat Distillers Prod Corp Process for the manufacture of titanium-aluminum alloys and regeneration of intermediates
US2912341A (en) * 1954-12-21 1959-11-10 Aluminum Co Of America Castable refractory
US2837426A (en) 1955-01-31 1958-06-03 Nat Distillers Chem Corp Cyclic process for the manufacture of titanium-aluminum alloys and regeneration of intermediates thereof
US3084060A (en) 1960-04-25 1963-04-02 Nat Res Corp Process of coating a refractory body with boron nitride and then reacting with aluminum
US3180632A (en) 1961-10-02 1965-04-27 North American Aviation Inc Coated crucible and crucible and mold coating method
US3565643A (en) 1969-03-03 1971-02-23 Du Pont Alumina - metalline compositions bonded with aluminide and titanide intermetallics
US3676161A (en) 1969-03-03 1972-07-11 Du Pont Refractories bonded with aluminides,nickelides,or titanides
US3660075A (en) 1969-10-16 1972-05-02 Atomic Energy Commission CRUCIBLE COATING FOR PREPARATION OF U AND P ALLOYS CONTAINING Zr OR Hf
NO140023C (no) 1971-03-16 1979-06-20 Alsacienne Atom Anordning for konduksjonspumpe for flytende metaller
US4148204A (en) 1971-05-07 1979-04-10 Siemens Aktiengesellschaft Process of mechanically shaping metal articles
US3969195A (en) 1971-05-07 1976-07-13 Siemens Aktiengesellschaft Methods of coating and surface finishing articles made of metals and their alloys
US3734480A (en) 1972-02-08 1973-05-22 Us Navy Lamellar crucible for induction melting titanium
LU67355A1 (zh) 1973-04-04 1974-11-21
US4040845A (en) 1976-03-04 1977-08-09 The Garrett Corporation Ceramic composition and crucibles and molds formed therefrom
US4028096A (en) 1976-05-13 1977-06-07 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Method of melting metals to reduce contamination from crucibles
US4356152A (en) 1981-03-13 1982-10-26 Rca Corporation Silicon melting crucible
EP0096985A1 (en) 1982-06-28 1983-12-28 Trw Inc. Crucible liner and method of making and using the same
JPS6141740A (ja) 1984-08-02 1986-02-28 Natl Res Inst For Metals 金属間化合物ＴｉＡｌ基耐熱合金
US4738389A (en) 1984-10-19 1988-04-19 Martin Marietta Corporation Welding using metal-ceramic composites
US4751048A (en) 1984-10-19 1988-06-14 Martin Marietta Corporation Process for forming metal-second phase composites and product thereof
US4836982A (en) 1984-10-19 1989-06-06 Martin Marietta Corporation Rapid solidification of metal-second phase composites
WO1986006366A1 (en) 1985-04-26 1986-11-06 Martin Marietta Corporation Aluminum-ceramic composites
EP0204674B1 (en) 1985-06-06 1991-12-27 Remet Corporation Casting of reactive metals into ceramic molds
US4793971A (en) 1985-12-24 1988-12-27 Aluminum Company Of America Grain refining
US4808372A (en) 1986-01-23 1989-02-28 Drexel University In situ process for producing a composite containing refractory material
US4723764A (en) 1986-02-28 1988-02-09 Gte Products Corporation Crucible for melting reactive metal alloys
US4703806A (en) 1986-07-11 1987-11-03 Howmet Turbine Components Corporation Ceramic shell mold facecoat and core coating systems for investment casting of reactive metals
US5535811A (en) 1987-01-28 1996-07-16 Remet Corporation Ceramic shell compositions for casting of reactive metals
US4746374A (en) 1987-02-12 1988-05-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method of producing titanium aluminide metal matrix composite articles
US4802436A (en) 1987-07-21 1989-02-07 Williams Gold Refining Company Continuous casting furnace and die system of modular design
US4892693A (en) 1987-07-24 1990-01-09 Aluminum Company Of America Method of making filament growth composite
US4996175A (en) 1988-01-25 1991-02-26 Precision Castparts Corp. Refractory composition and method for metal casting
JPH01262041A (ja) * 1988-04-13 1989-10-18 Toyama Pref Gov 鋳型及び中子の製造方法
JPH03504142A (ja) 1988-05-05 1991-09-12 マーチン・マリエッタ・コーポレーション 金属‐第二相複合材料を製造するためのアーク溶解法並びにその生産物
US4966225A (en) 1988-06-13 1990-10-30 Howmet Corporation Ceramic shell mold for investment casting and method of making the same
US5139979A (en) 1989-01-30 1992-08-18 Lanxide Technology Company, Lp Method of producing self-supporting aluminum titanate composites and products relating thereto
US4951929A (en) 1989-04-06 1990-08-28 Didier-Taylor Refractories Corporation Refractory assembly including inner and outer refractory members with interference shrink fit therebetween and method of formation thereof
US4919886A (en) 1989-04-10 1990-04-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Titanium alloys of the Ti3 Al type
DE69002059T2 (de) 1989-05-01 1993-09-30 Allied Signal Inc Induktivschmelzspinnen von reaktiven metallegierungen.
US5427173A (en) 1989-05-01 1995-06-27 Alliedsignal Inc. Induction skull melt spinning of reactive metal alloys
US4893743A (en) 1989-05-09 1990-01-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method to produce superplastically formed titanium aluminide components
GB8911666D0 (en) * 1989-05-20 1989-07-05 Rolls Royce Plc Ceramic mould material
US5602197A (en) 1989-05-30 1997-02-11 Corning Incorporated Reversible polymer gel binders for powder forming
US5429778A (en) 1989-07-07 1995-07-04 Alliedsignal Inc. Process for preparation of metal carbide fibers
US5011554A (en) 1989-12-26 1991-04-30 General Electric Company Ruthenium aluminum intermetallic compounds
US5098653A (en) 1990-07-02 1992-03-24 General Electric Company Tantalum and chromium containing titanium aluminide rendered castable by boron inoculation
EP0464366B1 (de) 1990-07-04 1994-11-30 Asea Brown Boveri Ag Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks aus einer dotierstoffhaltigen Legierung auf der Basis Titanaluminid
EP0620287B1 (en) 1990-07-31 1999-11-17 Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. Titanium aluminides and precision cast articles made therefrom
FR2666819B1 (fr) 1990-09-19 1994-09-23 Inst Aluminievoi Magnievoi Procede et dispositif pour fabriquer un materiau composite a partir d'un metal de base.
RU2020042C1 (ru) 1990-09-19 1994-09-30 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Способ получения отливок из композиционного материала на металлической основе
US5284620A (en) 1990-12-11 1994-02-08 Howmet Corporation Investment casting a titanium aluminide article having net or near-net shape
JPH0543958A (ja) 1991-01-17 1993-02-23 Sumitomo Light Metal Ind Ltd 耐酸化性チタニウムアルミナイドの製造方法
US5098484A (en) 1991-01-30 1992-03-24 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method for producing very fine microstructures in titanium aluminide alloy powder compacts
US5152853A (en) 1991-02-25 1992-10-06 General Electric Company Ruthenium aluminum intermetallic compounds with scandium and boron
US5678298A (en) 1991-03-21 1997-10-21 Howmet Corporation Method of making composite castings using reinforcement insert cladding
US5354351A (en) 1991-06-18 1994-10-11 Howmet Corporation Cr-bearing gamma titanium aluminides and method of making same
US5102450A (en) 1991-08-01 1992-04-07 General Electric Company Method for melting titanium aluminide alloys in ceramic crucible
EP0530968A1 (en) 1991-08-29 1993-03-10 General Electric Company Method for directional solidification casting of a titanium aluminide
EP0529594A1 (en) 1991-08-29 1993-03-03 Ucar Carbon Technology Corporation A glassy carbon coated graphite component for use in the production of silicon crystal growth
US5263530A (en) 1991-09-11 1993-11-23 Howmet Corporation Method of making a composite casting
US5205984A (en) 1991-10-21 1993-04-27 General Electric Company Orthorhombic titanium niobium aluminide with vanadium
JP3379111B2 (ja) 1992-02-19 2003-02-17 石川島播磨重工業株式会社 精密鋳造用チタンアルミナイド
US5503798A (en) 1992-05-08 1996-04-02 Abb Patent Gmbh High-temperature creep-resistant material
US5297615A (en) 1992-07-17 1994-03-29 Howmet Corporation Complaint investment casting mold and method
US5287910A (en) 1992-09-11 1994-02-22 Howmet Corporation Permanent mold casting of reactive melt
US5299619A (en) 1992-12-30 1994-04-05 Hitchiner Manufacturing Co., Inc. Method and apparatus for making intermetallic castings
US5981083A (en) 1993-01-08 1999-11-09 Howmet Corporation Method of making composite castings using reinforcement insert cladding
US5366570A (en) 1993-03-02 1994-11-22 Cermics Venture International Titanium matrix composites
US5443892A (en) 1993-03-19 1995-08-22 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Coated graphite articles useful in metallurgical processes and method for making same
US5368657A (en) 1993-04-13 1994-11-29 Iowa State University Research Foundation, Inc. Gas atomization synthesis of refractory or intermetallic compounds and supersaturated solid solutions
US5346184A (en) 1993-05-18 1994-09-13 The Regents Of The University Of Michigan Method and apparatus for rapidly solidified ingot production
US5407001A (en) 1993-07-08 1995-04-18 Precision Castparts Corporation Yttria-zirconia slurries and mold facecoats for casting reactive metals
US5350466A (en) 1993-07-19 1994-09-27 Howmet Corporation Creep resistant titanium aluminide alloy
US5424027A (en) 1993-12-06 1995-06-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Method to produce hot-worked gamma titanium aluminide articles
JPH07246442A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Tokuyama Corp 鋳型材
US5942057A (en) 1994-03-10 1999-08-24 Nippon Steel Corporation Process for producing TiAl intermetallic compound-base alloy materials having properties at high temperatures
EP0686443B1 (de) 1994-06-09 1999-11-10 ALD Vacuum Technologies GmbH Verfahren zum Herstellen von Gussteilen aus reaktiven Metallen und wiederverwendbare Giessform zur Durchführung des Verfahrens
US5453243A (en) 1994-08-17 1995-09-26 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior Method for producing titanium aluminide weld rod
US5749937A (en) 1995-03-14 1998-05-12 Lockheed Idaho Technologies Company Fast quench reactor and method
WO1996030552A1 (en) 1995-03-28 1996-10-03 Alliedsignal Inc. Castable gamma titanium-aluminide alloy containing niobium, chromium and silicon
CN1060683C (zh) 1995-06-09 2001-01-17 华南理工大学 板式旋膜气液传质反应装置
US5766329A (en) 1996-05-13 1998-06-16 Alliedsignal Inc. Inert calcia facecoats for investment casting of titanium and titanium-aluminide alloys
EP0913504B1 (en) 1996-06-27 2010-04-07 Toyo Tanso Co., Ltd. Crucible for crystal pulling and method of manufacturing same
US5908516A (en) 1996-08-28 1999-06-01 Nguyen-Dinh; Xuan Titanium Aluminide alloys containing Boron, Chromium, Silicon and Tungsten
DE19639514C1 (de) 1996-09-26 1997-12-18 Ald Vacuum Techn Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von gesteuert erstarrten Präzisionsgußteilen durch Schleudergießen
US5776617A (en) 1996-10-21 1998-07-07 The United States Of America Government As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Oxidation-resistant Ti-Al-Fe alloy diffusion barrier coatings
US5823243A (en) 1996-12-31 1998-10-20 General Electric Company Low-porosity gamma titanium aluminide cast articles and their preparation
CN1101284C (zh) 1997-01-27 2003-02-12 联合讯号公司 低成本铸造γ－TiAI用的整体式坩埚和铸型
DE19735841A1 (de) 1997-08-19 1999-02-25 Geesthacht Gkss Forschung Legierung auf der Basis von Titanaluminiden
WO1999027146A1 (en) 1997-11-20 1999-06-03 Tübitak-Marmara Research Center In situ process for producing an aluminium alloy containing titanium carbide particles
DE19752777C2 (de) 1997-11-28 1999-12-09 Daimler Chrysler Ag Verfahren zur Herstellung eines Al¶2¶O¶3¶/Titanaluminid-Verbundkörpers sowie Verwendung des Verfahrens zur Herstellung von tribologisch beanspruchten Systemkomponenten
US5997802A (en) 1997-11-28 1999-12-07 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Directly susceptible, noncarbon metal ceramic composite crucible
US6030472A (en) 1997-12-04 2000-02-29 Philip Morris Incorporated Method of manufacturing aluminide sheet by thermomechanical processing of aluminide powders
JPH11269584A (ja) 1998-03-25 1999-10-05 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 精密鋳造用チタンアルミナイド
US6352101B1 (en) 1998-07-21 2002-03-05 General Electric Company Reinforced ceramic shell mold and related processes
WO2000010754A1 (de) 1998-08-18 2000-03-02 Mannesmannröhren-Werke Ag Metallurgisches gefäss
US6174387B1 (en) 1998-09-14 2001-01-16 Alliedsignal, Inc. Creep resistant gamma titanium aluminide alloy
DE19846781C2 (de) 1998-10-10 2000-07-20 Ald Vacuum Techn Ag Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Präzisionsgußteilen durch Schleudergießen
US6481490B1 (en) 1999-01-26 2002-11-19 Howmet Research Corporation Investment casting patterns and method
AU3064000A (en) 1999-01-28 2000-08-18 British Nuclear Fuels Plc Coated graphite crucible
US6283195B1 (en) 1999-02-02 2001-09-04 Metal Casting Technology, Incorporated Passivated titanium aluminide tooling
US6723279B1 (en) 1999-03-15 2004-04-20 Materials And Electrochemical Research (Mer) Corporation Golf club and other structures, and novel methods for making such structures
US6284389B1 (en) 1999-04-30 2001-09-04 Pacific Aerospace & Electronics, Inc. Composite materials and methods for manufacturing composite materials
WO2000067541A1 (en) 1999-04-30 2000-11-09 Pacific Aerospace And Electronics, Inc. Composite electronics packages and methods of manufacture
US6355362B1 (en) 1999-04-30 2002-03-12 Pacific Aerospace & Electronics, Inc. Electronics packages having a composite structure and methods for manufacturing such electronics packages
JP3915324B2 (ja) 1999-06-08 2007-05-16 石川島播磨重工業株式会社 チタンアルミナイド合金材料及びその鋳造品
US6425504B1 (en) 1999-06-29 2002-07-30 Iowa State University Research Foundation, Inc. One-piece, composite crucible with integral withdrawal/discharge section
GB9915394D0 (en) 1999-07-02 1999-09-01 Rolls Royce Plc A method of adding boron to a heavy metal containung titanium aluminide alloy and a heavy containing titanium aluminide alloy
US6746508B1 (en) 1999-10-22 2004-06-08 Chrysalis Technologies Incorporated Nanosized intermetallic powders
JP2001208481A (ja) 2000-01-25 2001-08-03 Akechi Ceramics Co Ltd 黒鉛坩堝
JP4287991B2 (ja) 2000-02-23 2009-07-01 三菱重工業株式会社 ＴｉＡｌ基合金及びその製造方法並びにそれを用いた動翼
DE10024343A1 (de) 2000-05-17 2001-11-22 Gfe Met & Mat Gmbh Bauteil auf Basis von gamma-TiAl-Legierungen mit Bereichen mit gradiertem Gefüge
US20020108679A1 (en) 2000-12-19 2002-08-15 Chandley George D. Titanium aluminide material resistant to molten aluminum
EP1497058A2 (en) 2001-05-08 2005-01-19 David J. Herron Continuous, pressurized mold filling process and casting machine for making automotive and aerospace components
DE60214999T2 (de) 2001-05-15 2007-05-10 Santoku Corp., Kobe GIEßEN VON LEGIERUNGEN MIT ISOTROPEN GRAPHITFORMEN
WO2002095080A2 (en) 2001-05-23 2002-11-28 Santoku America, Inc. Castings of metallic alloys fabricated in anisotropic pyrolytic graphite molds under vacuum
US6755239B2 (en) 2001-06-11 2004-06-29 Santoku America, Inc. Centrifugal casting of titanium alloys with improved surface quality, structural integrity and mechanical properties in isotropic graphite molds under vacuum
JP2003073794A (ja) 2001-06-18 2003-03-12 Shin Etsu Chem Co Ltd 耐熱性被覆部材
DE10125129B4 (de) 2001-06-26 2006-01-26 Ald Vacuum Technologies Ag Permanentkokille für im Schleuderguß hergestellte Ventile für Hubkolbenmotore
JP2003056988A (ja) 2001-08-07 2003-02-26 Daihatsu Motor Co Ltd 金属溶融用るつぼ
US6596963B2 (en) 2001-08-31 2003-07-22 General Electric Company Production and use of welding filler metal
DE10209346B4 (de) 2002-03-02 2004-02-19 Daimlerchrysler Ag Herstellungsverfahren für ein mehrteiliges Ventil für Verbrennungsmotoren
US6799627B2 (en) 2002-06-10 2004-10-05 Santoku America, Inc. Castings of metallic alloys with improved surface quality, structural integrity and mechanical properties fabricated in titanium carbide coated graphite molds under vacuum
US20050084407A1 (en) 2003-08-07 2005-04-21 Myrick James J. Titanium group powder metallurgy
DE10346953A1 (de) 2003-10-09 2005-05-04 Mtu Aero Engines Gmbh Werkzeug zum Herstellen von Gussbauteilen, Verfahren zum Herstellen des Werkzeugs und Verfahren zum Herstellen von Gussbauteilen
DE102004002956A1 (de) 2004-01-21 2005-08-11 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen von Gussbauteilen
DE102004035892A1 (de) 2004-07-23 2006-02-16 Mtu Aero Engines Gmbh Verfahren zum Herstellen eines Gussbauteils
DE102005015862A1 (de) 2005-04-07 2006-10-12 Ald Vacuum Technologies Gmbh Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von insbesondere aus Titanaluminid bestehenden Bauteilen und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
US7892343B2 (en) * 2005-06-29 2011-02-22 Nissan Chemical Industries, Ltd. Method for manufacturing slurry and mold for precision casting
US20090169415A1 (en) 2005-09-07 2009-07-02 Ihi Corporation Mold and manufacturing method thereof, and molded article using the mold
TWI400369B (zh) 2005-10-06 2013-07-01 Vesuvius Crucible Co 用於矽結晶的坩堝及其製造方法
US7923127B2 (en) 2005-11-09 2011-04-12 United Technologies Corporation Direct rolling of cast gamma titanium aluminide alloys
EP1797977A3 (en) 2005-12-19 2008-08-06 Howmet Corporation Die casting in investment mold
US20070199676A1 (en) 2006-02-27 2007-08-30 Howmet Corporation Composite mold with fugitive metal backup
WO2008073141A2 (en) 2006-05-30 2008-06-19 Howmet Corporation Melting method using graphite melting vessel
GB2440334A (en) 2006-06-13 2008-01-30 Rolls Royce Plc A method of controlling the microstructure of a metal
US20080003453A1 (en) 2006-07-03 2008-01-03 John Ogren Brazing process and composition made by the process
WO2008049452A1 (en) 2006-10-23 2008-05-02 Manfred Renkel Apparatus for centrifugal casting
EP2086704B1 (en) 2006-10-23 2011-08-17 Manfred Renkel Method for production of precision castings by centrifugal casting
US7582133B2 (en) 2006-12-27 2009-09-01 General Electric Company Methods for reducing carbon contamination when melting highly reactive alloys
US7790101B2 (en) 2006-12-27 2010-09-07 General Electric Company Articles for use with highly reactive alloys
EP2144722B1 (en) 2007-04-11 2011-05-11 Manfred Renkel Method for production of precision castings by centrifugal casting
US8007712B2 (en) 2007-04-30 2011-08-30 General Electric Company Reinforced refractory crucibles for melting titanium alloys
US20090133850A1 (en) 2007-11-27 2009-05-28 General Electric Company Systems for centrifugally casting highly reactive titanium metals
US20110094705A1 (en) 2007-11-27 2011-04-28 General Electric Company Methods for centrifugally casting highly reactive titanium metals
US7761969B2 (en) 2007-11-30 2010-07-27 General Electric Company Methods for making refractory crucibles
US8062581B2 (en) 2007-11-30 2011-11-22 Bernard Patrick Bewlay Refractory crucibles capable of managing thermal stress and suitable for melting highly reactive alloys
WO2010036425A2 (en) 2008-06-19 2010-04-01 Borgwarner Inc. Rotor shaft of a turbomachine and method for the production of a rotor of a turbomachine
DE102008042375A1 (de) * 2008-09-25 2010-04-15 Manfred Renkel Verfahren zur Herstellung einer Gussform zum Vergießen von Metallschmelzen
CN101829770A (zh) 2009-03-13 2010-09-15 通用电气公司 用于离心铸造高活性钛金属的系统
DE102009027019B4 (de) 2009-05-13 2011-01-05 Manfred Renkel Implantat aus intermetallischen Titan-Aluminid-Legierungen
GB0918457D0 (en) 2009-10-21 2009-12-09 Doncasters Ltd Casting long products
US20130084190A1 (en) 2011-09-30 2013-04-04 General Electric Company Titanium aluminide articles with improved surface finish and methods for their manufacture
US8579013B2 (en) 2011-09-30 2013-11-12 General Electric Company Casting mold composition with improved detectability for inclusions and method of casting
US8858697B2 (en) * 2011-10-28 2014-10-14 General Electric Company Mold compositions
US9011205B2 (en) 2012-02-15 2015-04-21 General Electric Company Titanium aluminide article with improved surface finish
US8932518B2 (en) 2012-02-29 2015-01-13 General Electric Company Mold and facecoat compositions
US20130248061A1 (en) 2012-03-23 2013-09-26 General Electric Company Methods for processing titanium aluminide intermetallic compositions
US10597756B2 (en) 2012-03-24 2020-03-24 General Electric Company Titanium aluminide intermetallic compositions

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1121328A (zh) * 1993-04-22 1996-04-24 福塞科国际有限公司 金属浇铸的型模和方法及用于其中的耐火组合物
GB2372038A (en) * 2000-12-20 2002-08-14 Brian Robson Material for use in metal casting

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SECAR 51 product data sheet updated;Kerneos SA;《http://www.laprocure.be/pdf/secar51_e.pdf》;20080523;第1-2页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CA2881854A1 (en) 2014-03-06
WO2014035602A1 (en) 2014-03-06
EP2890509B1 (en) 2022-09-28
JP2015534508A (ja) 2015-12-03
CN104582875A (zh) 2015-04-29
EP2890509A1 (en) 2015-07-08
BR112015004422A2 (pt) 2017-07-04
JP6106751B2 (ja) 2017-04-05
US20140060767A1 (en) 2014-03-06
US8708033B2 (en) 2014-04-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104582875B (zh) 含有钛酸钙的模具组合物及铸造钛和铝化钛合金的方法
CN103286256B (zh) 用于铸塑钛和铝化钛合金的模具和表面涂层组合物以及方法
CN104968451B (zh) 包含六铝酸钙的铸模和表面涂层成分和用于铸造钛和钛铝合金的方法
CN103889614B (zh) 用于铸造钛和铝化钛合金的铸模组合物和方法
CN105745040B (zh) 含碳化硅的模具和表面涂层组合物，以及铸造钛和铝化钛合金的方法
JP6329636B2 (ja) 炭化ケイ素含有鋳型とフェースコート組成物、並びにチタン及びチタンアルミナイド合金の鋳造方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant