CN105195674A - 一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法 - Google Patents
一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105195674A CN105195674A CN201510732361.XA CN201510732361A CN105195674A CN 105195674 A CN105195674 A CN 105195674A CN 201510732361 A CN201510732361 A CN 201510732361A CN 105195674 A CN105195674 A CN 105195674A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- shell
- backing layer
- preparation
- temperature
- tial alloy
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Abstract
一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法。本发明涉及一种TiAl合金熔模精密铸造型壳的制备方法。本发明的目的是要解决现有TiAl合金熔模精密铸造陶瓷型壳成本高、铸件表面粘砂层较厚以及界面反应严重的问题。方法：一、面层浆料的配制；二、面层型壳的制备；三、背层型壳的制备；四、封浆；五、脱蜡与焙烧。本发明是在钨酸铵溶胶中加入低成本的Al2O3粉末，经过一定的焙烧工艺后，生成高惰性耐火材料，显著降低TiAl合金熔模精密铸造界面反应的程度，达到降低TiAl合金熔模精密铸造成本、减小界面反应的目的。本发明的型壳铸件表面光亮，无明显粘砂，界面反应层厚度约为20μm，与传统型壳相比有很大改善。
Description
技术领域
本发明涉及一种TiAl合金熔模精密铸造型壳的制备方法。
背景技术
TiAl合金由于其密度低，比强度高，高温抗蠕变及抗氧化性能好，在航空航天及工业领域中具有广阔的应用前景。熔模精密铸造制备TiAl合金具有其他工艺无可比拟的优势，尤其是在形状复杂的薄壁构件的生产上，该方法可以实现近净成形，得到无余量或近无余量的精密构件，大幅降低损耗，提高材料利用率。
由于熔融的TiAl合金具有很高的化学活性，几乎可以与所有的耐火材料反应，在构件表面形成污染层，恶化构件的内在和外观质量，影响构件尺寸精度，严重时甚至造成构件的报废。因此，面层材料成为研究的重点。
TiAl合金熔模精密铸造的耐火材料主要为金属氧化物，当前使用的主要包括ZrO2和Y2O3等。Y2O3陶瓷型壳导热率低，强度高，高温化学惰性好，浇注铸件表面光亮，尺寸精度高，但是其成本较高。电熔ZrO2是重要的面层材料，它是由化学提纯的无定形ZrO2经过电熔炉融冷凝结而成的结晶ZrO2。ZrO2型壳生产工艺简单，可浇注高精度薄壁铸件，但所制铸件表面粘砂层较厚，并容易发生表面气孔倾向。Al2O3价格低廉，来源广泛，对熔融TiAl的惰性优于ZrO2，但其工艺性不佳，会改变碳酸锆铵和醋酸锆等常用的粘结剂的酸碱度，给面层浆料的制备和存放带来很大的困难。
发明内容
本发明的目的是要解决现有TiAl合金熔模精密铸造陶瓷型壳成本高、铸件表面粘砂层较厚以及界面反应严重的问题，而提供一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法。
本发明的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法按以下步骤进行：
一、面层浆料的配制：在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下向钨酸铵溶胶中加入消泡剂和润湿剂，得到混合液，然后以加入速度为200g/min～300g/min向混合液中加入Al2O3粉末，在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下搅拌混合至Al2O3粉末均匀分散在混合液中，然后在搅拌速度为80r/min～100r/min的条件下搅拌22h～24h，再静置8h～12h，得到面层浆料；
所述的Al2O3粉末与钨酸铵溶胶的质量比为(2.5～3)：1；所述的钨酸铵溶胶与消泡剂的质量比为100：(0.05～0.2)；所述的钨酸铵溶胶与润湿剂的质量比为100：(0.05～0.2)；
二、面层型壳的制备：将蜡模浸入步骤一得到的面层浆料中，转动蜡模使蜡模表面完全被面层浆料涂覆，然后将涂覆有面层浆料的蜡模提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有面层浆料的蜡模表面均匀淋撒一层粒度为80目的Al2O3砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h，得到面层型壳；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
三、背层型壳的制备：在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下向硅溶胶中以加入速度为200g/min～300g/min加入硅藻土，然后在搅拌速度为40r/min～60r/min的条件下搅拌混合6h，得到背层浆料，然后将步骤二得到的面层型壳浸入背层浆料中，转动面层型壳使面层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的面层型壳提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有背层浆料的面层型壳表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h，得到背层型壳；
所述的硅溶胶与硅藻土的质量比为1：(1.6～2.2)；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
四、封浆：将步骤三得到的得到背层型壳进行3次背层撒砂操作，然后将干燥后的背层型壳浸入步骤三中所述的背层浆料中，转动背层型壳使背层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的背层型壳提起，在恒温恒湿的条件下干燥45h～50h，得到封浆后的型壳；
所述的背层撒砂操作步骤为：将步骤三得到的背层型壳进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在背层型壳的表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
五、脱蜡与焙烧：将步骤四得到的封浆后的型壳进行蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.5MPa～0.7MPa，脱蜡时间为6min～10min，将脱蜡完成的型壳放入高温马弗炉中随炉升温至温度为200℃，并在温度为200℃下保温2h，继续升温至温度为500℃，并在温度为500℃下保温2h，再升温至温度为900℃，并在温度为900℃下保温2h，完成焙烧，得到含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳。
本发明有益效果
本发明是在钨酸铵溶胶中加入低成本的Al2O3粉末，经过一定的焙烧工艺后，生成高惰性耐火材料，显著降低TiAl合金熔模精密铸造界面反应的程度，达到降低TiAl合金熔模精密铸造成本、减小界面反应的目的。本发明的型壳铸件表面光亮，无明显粘砂，界面反应层厚度约为20μm，传统ZrO2型壳界面反应层是40μm，本发明界面反应程度要弱于传统ZrO2型壳。
附图说明
图1为传统ZrO2型壳浇注TiAl合金铸件的SEM照片；
图2为试验二含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件的SEM照片；
图3为传统ZrO2型壳浇注TiAl合金铸件界面反应层硬度变化趋势图；其中R为反应层，H为硬化层；
图4为试验二含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件界面反应层硬度变化趋势图；R为反应层，H为硬化层。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法按以下步骤进行：
一、面层浆料的配制：在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下向钨酸铵溶胶中加入消泡剂和润湿剂，得到混合液，然后以加入速度为200g/min～300g/min向混合液中加入Al2O3粉末，在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下搅拌混合至Al2O3粉末均匀分散在混合液中，然后在搅拌速度为80r/min～100r/min的条件下搅拌22h～24h，再静置8h～12h，得到面层浆料；
所述的Al2O3粉末与钨酸铵溶胶的质量比为(2.5～3)：1；所述的钨酸铵溶胶与消泡剂的质量比为100：(0.05～0.2)；所述的钨酸铵溶胶与润湿剂的质量比为100：(0.05～0.2)；
二、面层型壳的制备：将蜡模浸入步骤一得到的面层浆料中，转动蜡模使蜡模表面完全被面层浆料涂覆，然后将涂覆有面层浆料的蜡模提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有面层浆料的蜡模表面均匀淋撒一层粒度为80目的Al2O3砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h，得到面层型壳；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
三、背层型壳的制备：在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下向硅溶胶中以加入速度为200g/min～300g/min加入硅藻土，然后在搅拌速度为40r/min～60r/min的条件下搅拌混合6h，得到背层浆料，然后将步骤二得到的面层型壳浸入背层浆料中，转动面层型壳使面层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的面层型壳提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有背层浆料的面层型壳表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h，得到背层型壳；
所述的硅溶胶与硅藻土的质量比为1：(1.6～2.2)；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
四、封浆：将步骤三得到的得到背层型壳进行3次背层撒砂操作，然后将干燥后的背层型壳浸入步骤三中所述的背层浆料中，转动背层型壳使背层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的背层型壳提起，在恒温恒湿的条件下干燥45h～50h，得到封浆后的型壳；
所述的背层撒砂操作步骤为：将步骤三得到的背层型壳进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在背层型壳的表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
五、脱蜡与焙烧：将步骤四得到的封浆后的型壳进行蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.5MPa～0.7MPa，脱蜡时间为6min～10min，将脱蜡完成的型壳放入高温马弗炉中随炉升温至温度为200℃，并在温度为200℃下保温2h，继续升温至温度为500℃，并在温度为500℃下保温2h，再升温至温度为900℃，并在温度为900℃下保温2h，完成焙烧，得到含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳。
本实施方式是在钨酸铵溶胶中加入低成本的Al2O3粉末，经过一定的焙烧工艺后，生成高惰性耐火材料，显著降低TiAl合金熔模精密铸造界面反应的程度，达到降低TiAl合金熔模精密铸造成本、减小界面反应的目的。本实施方式的型壳铸件表面光亮，无明显粘砂，界面反应层厚度约为20μm，传统ZrO2型壳界面反应层是40μm，本发明界面反应程度要弱于传统ZrO2型壳。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：步骤一中所述的Al2O3粉末的粒度为320目。其他步骤及参数与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：步骤一中所述的Al2O3粉末与钨酸铵溶胶的质量比为2.6：1。其他步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：步骤一中所述的消泡剂为有机硅消泡剂。其他步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
本实施方式所述的有机硅消泡剂：以甲基硅油为主体，添加乳化剂和扩散剂精制而成。
本实施方式所述的有机硅消泡剂为市售产品。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：步骤一中所述的润湿剂为JFC。其他步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
本实施方式所述的JFC：由烷基苯酚与环氧乙烷缩合制成。
本实施方式所述的JFC为市售产品。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：步骤一中所述的钨酸铵溶胶与消泡剂的质量比为100：0.1。其他步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：步骤一中所述的钨酸铵溶胶与润湿剂的质量比为100：0.125。其他步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：步骤四中所述的硅溶胶与硅藻土的质量比为1：2.0。其他步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：一种含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
将含钨+Al2O3型壳在LZ-5离心铸钛机上进行离心浇注，浇注合金为Ti-48Al-2Cr-2Nb(at％)，得到含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件；
所述的含钨+Al2O3型壳即为含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳；
所述的含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳具体制备过程如下：
一、面层浆料的配制：在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下向钨酸铵溶胶中加入消泡剂和润湿剂，得到混合液，然后以加入速度为200g/min～300g/min向混合液中加入Al2O3粉末，在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下搅拌混合至Al2O3粉末均匀分散在混合液中，然后在搅拌速度为80r/min～100r/min的条件下搅拌22h～24h，再静置8h～12h，得到面层浆料；
所述的Al2O3粉末与钨酸铵溶胶的质量比为(2.5～3)：1；所述的钨酸铵溶胶与消泡剂的质量比为100：(0.05～0.2)；所述的钨酸铵溶胶与润湿剂的质量比为100：(0.05～0.2)；
二、面层型壳的制备：将蜡模浸入步骤一得到的面层浆料中，转动蜡模使蜡模表面完全被面层浆料涂覆，然后将涂覆有面层浆料的蜡模提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有面层浆料的蜡模表面均匀淋撒一层粒度为80目的Al2O3砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h，得到面层型壳；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
三、背层型壳的制备：在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下向硅溶胶中以加入速度为200g/min～300g/min加入硅藻土，然后在搅拌速度为40r/min～60r/min的条件下搅拌混合6h，得到背层浆料，然后将步骤二得到的面层型壳浸入背层浆料中，转动面层型壳使面层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的面层型壳提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有背层浆料的面层型壳表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h，得到背层型壳；
所述的硅溶胶与硅藻土的质量比为1：(1.6～2.2)；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
四、封浆：将步骤三得到的得到背层型壳进行3次背层撒砂操作，然后将干燥后的背层型壳浸入步骤三中所述的背层浆料中，转动背层型壳使背层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的背层型壳提起，在恒温恒湿的条件下干燥45h～50h，得到封浆后的型壳；
所述的背层撒砂操作步骤为：将步骤三得到的背层型壳进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在背层型壳的表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
五、脱蜡与焙烧：将步骤四得到的封浆后的型壳进行蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.5MPa～0.7MPa，脱蜡时间为6min～10min，将脱蜡完成的型壳放入高温马弗炉中随炉升温至温度为200℃，并在温度为200℃下保温2h，继续升温至温度为500℃，并在温度为500℃下保温2h，再升温至温度为900℃，并在温度为900℃下保温2h，完成焙烧，得到含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳。
采用以下试验来验证本发明的有益效果
试验一、一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法按以下步骤进行：
一、面层浆料的配制：在搅拌速度为30r/min的条件下向400g钨酸铵溶胶中加入4g消泡剂和4.5g润湿剂，得到混合液，然后以加入速度为250g/min向混合液中加入1040g的Al2O3粉末，在搅拌速度为30r/min的条件下搅拌混合至Al2O3粉末均匀分散在混合液中，然后在搅拌速度为90r/min的条件下搅拌24h，再静置10h，得到面层浆料；
二、面层型壳的制备：将蜡模浸入步骤一得到的面层浆料中，转动蜡模使蜡模表面完全被面层浆料涂覆，然后将涂覆有面层浆料的蜡模提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有面层浆料的蜡模表面均匀淋撒一层粒度为80目的Al2O3砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥24h，得到面层型壳；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
三、背层型壳的制备：在搅拌速度为30r/min的条件下向500g硅溶胶中以加入速度为250g/min加入1000g硅藻土，然后在搅拌速度为50r/min的条件下搅拌混合6h，得到背层浆料，然后将步骤二得到的型壳浸入背层浆料中，转动临面层型壳使临面层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的临面层型壳提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有背层浆料的临面层型壳表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h，得到背层型壳；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
四、封浆：将步骤三得到的得到背层型壳进行3次背层撒砂操作，然后将干燥后的背层型壳浸入步骤三中所述的背层浆料中，转动背层型壳使背层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的背层型壳提起，在恒温恒湿的条件下干燥48h，得到封浆后的型壳；
所述的背层撒砂操作步骤为：将步骤三得到的得到背层型壳进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在背层型壳的表面均匀淋撒一层层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥24h；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
五、脱蜡与焙烧：将步骤四得到的封浆后的型壳进行蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.6MPa，脱蜡时间8min，将脱蜡完成的型壳放入高温马弗炉中随炉升温至温度为200℃，并在温度为200℃下保温2h，继续升温至温度为500℃，并在温度为500℃下保温2h，再升温至温度为900℃，并在温度为900℃下保温2h，完成焙烧，得到含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳；
步骤一中所述的Al2O3粉末的粒度为320目。
步骤一中所述的消泡剂为有机硅消泡剂：以甲基硅油为主体，添加乳化剂和扩散剂精制而成，市售产品。
步骤一中所述的润湿剂为JFC：由烷基苯酚与环氧乙烷缩合制成，市售产品。
试验二、一种含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
将试验一得到的含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳在LZ-5离心铸钛机上进行离心浇注，浇注合金为Ti-48Al-2Cr-2Nb(at％)，得到含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件；铸件尺寸为Φ10mm×50mm。
对照试验：一种传统ZrO2型壳浇注TiAl合金铸件的制备方法，具体是按以下步骤完成的：
将传统ZrO2型壳在LZ-5离心铸钛机上进行离心浇注，浇注合金为Ti-48Al-2Cr-2Nb(at％)，得到传统ZrO2型壳浇注TiAl合金铸件；铸件尺寸为Φ10mm×50mm；
所述的传统ZrO2型壳具体制备过程如下：
一、面层浆料的配制：在搅拌速度为30r/min的条件下向400g碳酸锆铵溶胶中加入4g消泡剂和4.5g润湿剂，得到混合液，然后以加入速度为250g/min向混合液中加入1200g的ZrO2粉末，在搅拌速度为30r/min的条件下搅拌混合至ZrO2粉末均匀分散在混合液中，然后在搅拌速度为90r/min的条件下搅拌24h，再静置10h，得到面层浆料；
二、面层型壳的制备：将蜡模浸入步骤一得到的面层浆料中，转动蜡模使蜡模表面完全被面层浆料涂覆，然后将涂覆有面层浆料的蜡模提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有面层浆料的蜡模表面均匀淋撒一层粒度为80目的ZrO2砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥24h，得到面层型壳；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
三、背层型壳的制备：在搅拌速度为30r/min的条件下向500g硅溶胶中以加入速度为250g/min加入1000g硅藻土，然后在搅拌速度为50r/min的条件下搅拌混合6h，得到背层浆料，然后将步骤二得到的型壳浸入背层浆料中，转动临面层型壳使临面层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的临面层型壳提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有背层浆料的临面层型壳表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h，得到背层型壳；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
四、封浆：将步骤三得到的得到背层型壳进行3次背层撒砂操作，然后将干燥后的背层型壳浸入步骤三中所述的背层浆料中，转动背层型壳使背层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的背层型壳提起，在恒温恒湿的条件下干燥48h，得到封浆后的型壳；
所述的背层撒砂操作步骤为：将步骤三得到的得到背层型壳进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在背层型壳的表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥24h；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
五、脱蜡与焙烧：将步骤四得到的封浆后的型壳进行蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.6MPa，脱蜡时间8min，将脱蜡完成的型壳放入高温马弗炉中随炉升温至温度为200℃，并在温度为200℃下保温2h，继续升温至温度为500℃，并在温度为500℃下保温2h，再升温至温度为900℃，并在温度为900℃下保温2h，完成焙烧，得到含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳；
步骤一中所述的ZrO2粉末的粒度为320目。
步骤一中所述的消泡剂为有机硅消泡剂：以甲基硅油为主体，添加乳化剂和扩散剂精制而成，市售产品。
步骤一中所述的润湿剂为JFC：由烷基苯酚与环氧乙烷缩合制成，市售产品。
(一)采用电火花线切割方法从铸件上切取Φ10mm×10mm试样，扫描试样经金相砂纸从60目磨到2000目，再用0.5微米金刚石颗粒精抛，得到待检测试样。
对对照试验的传统ZrO2型壳浇注TiAl合金铸件的待检测试样和试验二的含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件的待检测试样进行扫描，得到如图1所示的传统ZrO2型壳浇注TiAl合金铸件的SEM照片和如图2所示的试验二的含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件的SEM照片，从图1和图2可以看出，传统的ZrO2型壳与TiAl合金界面反应剧烈，粘砂严重，而试验二型壳铸件表面光亮，钨酸铵溶胶中加入Al2O3粉料型壳与TiAl合金界面反应轻微，无粘砂层。
(二)将对照试验的传统ZrO2型壳浇注TiAl合金铸件的待检测试样和试验二的含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件的待检测试样用CLEMEX全自动显微硬度计对界面层进行显微硬度测试，得到如图3所示的传统ZrO2型壳浇注TiAl合金铸件界面反应层硬度变化趋势图和如图4所示的试验二的含钨+Al2O3型壳浇注TiAl合金铸件界面反应层硬度变化趋势图，从图3和图4可以看出本发明产品的界面反应层是20μm，传统ZrO2型壳界面反应层是40μm，本发明界面反应程度要弱于传统ZrO2型壳。
Claims (8)
1.一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、面层浆料的配制：在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下向钨酸铵溶胶中加入消泡剂和润湿剂，得到混合液，然后以加入速度为200g/min～300g/min向混合液中加入Al2O3粉末，在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下搅拌混合至Al2O3粉末均匀分散在混合液中，然后在搅拌速度为80r/min～100r/min的条件下搅拌22h～24h，再静置8h～12h，得到面层浆料；
所述的Al2O3粉末与钨酸铵溶胶的质量比为(2.5～3)：1；所述的钨酸铵溶胶与消泡剂的质量比为100：(0.05～0.2)；所述的钨酸铵溶胶与润湿剂的质量比为100：(0.05～0.2)；
二、面层型壳的制备：将蜡模浸入步骤一得到的面层浆料中，转动蜡模使蜡模表面完全被面层浆料涂覆，然后将涂覆有面层浆料的蜡模提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有面层浆料的蜡模表面均匀淋撒一层粒度为80目的Al2O3砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h，得到面层型壳；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
三、背层型壳的制备：在搅拌速度为20r/min～40r/min的条件下向硅溶胶中以加入速度为200g/min～300g/min加入硅藻土，然后在搅拌速度为40r/min～60r/min的条件下搅拌混合6h，得到背层浆料，然后将步骤二得到的面层型壳浸入背层浆料中，转动面层型壳使面层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的面层型壳提起，再进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在涂覆有背层浆料的面层型壳表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h，得到背层型壳；
所述的硅溶胶与硅藻土的质量比为1：(1.6～2.2)；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
四、封浆：将步骤三得到的得到背层型壳进行3次背层撒砂操作，然后将干燥后的背层型壳浸入步骤三中所述的背层浆料中，转动背层型壳使背层型壳表面完全被背层浆料涂覆，然后将涂覆有背层浆料的背层型壳提起，在恒温恒湿的条件下干燥45h～50h，得到封浆后的型壳；
所述的背层撒砂操作步骤为：将步骤三得到的背层型壳进行多轴转动，转动的同时采用雨淋式撒砂机在背层型壳的表面均匀淋撒一层60目莫来石砂，然后转移至恒温恒湿的条件下干燥22h～24h；
所述的恒温恒湿参数为：温度为25℃，湿度为50％～60％；
五、脱蜡与焙烧：将步骤四得到的封浆后的型壳进行蒸汽脱蜡，脱蜡压力为0.5MPa～0.7MPa，脱蜡时间为6min～10min，将脱蜡完成的型壳放入高温马弗炉中随炉升温至温度为200℃，并在温度为200℃下保温2h，继续升温至温度为500℃，并在温度为500℃下保温2h，再升温至温度为900℃，并在温度为900℃下保温2h，完成焙烧，得到含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳。
2.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的Al2O3粉末的粒度为320目。
3.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的Al2O3粉末与钨酸铵溶胶的质量比为2.6：1
4.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的消泡剂为有机硅消泡剂。
5.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的润湿剂为JFC。
6.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的钨酸铵溶胶与消泡剂的质量比为100：0.1。
7.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤一中所述的钨酸铵溶胶与润湿剂的质量比为100：0.125。
8.根据权利要求1所述的一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法，其特征在于步骤四中所述的硅溶胶与硅藻土的质量比为1：2.0。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510732361.XA CN105195674A (zh) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510732361.XA CN105195674A (zh) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105195674A true CN105195674A (zh) | 2015-12-30 |
Family
ID=54943816
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510732361.XA Pending CN105195674A (zh) | 2015-11-02 | 2015-11-02 | 一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105195674A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106270381A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-01-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种一体式蜡模及用其制备发动机用TiAl合金弯管铸件的方法 |
| CN106734853A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 中国科学院金属研究所 | 一种镍基高温合金单晶/定向凝固用陶瓷型壳的制备方法 |
| CN107497999A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-12-22 | 东风精密铸造安徽有限公司 | 一种钛熔模精铸工艺方法 |
| CN114054670A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-02-18 | 北京航空材料研究院有限公司 | 一种高惰性的砂型铸型及其制备方法、应用 |
| CN114178486A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-15 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | 一种改善高温合金浇注后表面粘砂的型壳及其制备方法 |
| CN114570882A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-03 | 西部金属材料股份有限公司 | 一种钨面层型壳的制备方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11320026A (ja) * | 1998-05-06 | 1999-11-24 | Daido Steel Co Ltd | ＴｉおよびＴｉ合金精密鋳造用鋳型の製造方法 |
| CN101462151A (zh) * | 2009-01-16 | 2009-06-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种熔模精密铸造TiAl基合金模壳的制备方法 |
| CN102873273A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种改善TiAl合金铸件表面性能的氧化物陶瓷型壳制备方法 |
| CN104907495A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-09-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种TiAl合金熔模精密铸造型壳的制备方法 |
-
2015
- 2015-11-02 CN CN201510732361.XA patent/CN105195674A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11320026A (ja) * | 1998-05-06 | 1999-11-24 | Daido Steel Co Ltd | ＴｉおよびＴｉ合金精密鋳造用鋳型の製造方法 |
| CN101462151A (zh) * | 2009-01-16 | 2009-06-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种熔模精密铸造TiAl基合金模壳的制备方法 |
| CN102873273A (zh) * | 2012-10-29 | 2013-01-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种改善TiAl合金铸件表面性能的氧化物陶瓷型壳制备方法 |
| CN104907495A (zh) * | 2015-07-14 | 2015-09-16 | 哈尔滨工业大学 | 一种TiAl合金熔模精密铸造型壳的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 原赛男等: "Ti-47Al-2Cr-2Nb合金熔体与Y2O3型壳的界面作用", 《特种铸造及有色合金》 * |
| 蒋海燕等: "钛合金精密铸造技术", 《宇航材料工艺》 * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106270381A (zh) * | 2016-09-26 | 2017-01-04 | 哈尔滨工业大学 | 一种一体式蜡模及用其制备发动机用TiAl合金弯管铸件的方法 |
| CN106734853A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 中国科学院金属研究所 | 一种镍基高温合金单晶/定向凝固用陶瓷型壳的制备方法 |
| CN106734853B (zh) * | 2016-12-22 | 2019-05-21 | 中国科学院金属研究所 | 一种镍基高温合金单晶/定向凝固用陶瓷型壳的制备方法 |
| CN107497999A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-12-22 | 东风精密铸造安徽有限公司 | 一种钛熔模精铸工艺方法 |
| CN114054670A (zh) * | 2021-10-15 | 2022-02-18 | 北京航空材料研究院有限公司 | 一种高惰性的砂型铸型及其制备方法、应用 |
| CN114054670B (zh) * | 2021-10-15 | 2024-02-23 | 北京航空材料研究院股份有限公司 | 一种高惰性的砂型铸型及其制备方法、应用 |
| CN114178486A (zh) * | 2021-12-14 | 2022-03-15 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | 一种改善高温合金浇注后表面粘砂的型壳及其制备方法 |
| CN114178486B (zh) * | 2021-12-14 | 2024-04-09 | 贵阳航发精密铸造有限公司 | 一种改善高温合金浇注后表面粘砂的型壳及其制备方法 |
| CN114570882A (zh) * | 2022-03-10 | 2022-06-03 | 西部金属材料股份有限公司 | 一种钨面层型壳的制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105195674A (zh) | 一种含钨的TiAl合金熔模精密铸造高惰性型壳的制备方法 | |
| CN104907495A (zh) | 一种TiAl合金熔模精密铸造型壳的制备方法 | |
| CN100528403C (zh) | 铸造钛铝基合金多孔陶瓷型壳的制备方法 | |
| CN104368757B (zh) | 一种薄壁环型熔模铸件型壳及其制备方法 | |
| CN102873273B (zh) | 一种改善TiAl合金铸件表面性能的氧化物陶瓷型壳制备方法 | |
| CN102294436A (zh) | 一种钛合金及钛铝合金的低成本精密铸造方法 | |
| CN106363131B (zh) | 钛合金铸造用陶瓷型壳面层改性的方法 | |
| CN105290313B (zh) | 一种提高钛铝合金精密铸造氧化物陶瓷型壳退让性的方法 | |
| CN105499499A (zh) | 一种钛铝系金属间化合物铸件精密成型方法 | |
| CN102744366B (zh) | 钛铝基及铌硅基合金定向凝固熔模精铸模壳的制备方法 | |
| CN106493287B (zh) | 铸造用氧化钇型壳的制备方法 | |
| CN110181001A (zh) | 一种高温合金涡轮的精密铸造工艺 | |
| CN100455377C (zh) | 铸造钛铝基合金陶瓷型壳的背层涂料及其制备方法 | |
| CN102950251A (zh) | 一种抗界面反应的复合陶瓷型壳 | |
| CN105057594A (zh) | 一种熔模精密铸造工艺 | |
| CN105834361A (zh) | 一种异形截面短切碳纤维改性陶瓷模壳的制备方法 | |
| CN110090921A (zh) | 大面积薄壁件铸造方法 | |
| CN106270381B (zh) | 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 | |
| CN103537620A (zh) | 一种钛铝基合金定向凝固熔模精密铸造模壳的制备方法 | |
| CN106238670A (zh) | 铸造用涂料及其制备方法及应用 | |
| CN102962401A (zh) | 一种用于钛及钛合金精密铸造的SrZrO3型壳及其制备方法 | |
| CN105108054B (zh) | 一种精密铸件制壳用过渡层涂料及其制备方法和应用 | |
| CN110340279A (zh) | 大型铸件铸造方法 | |
| CN103128227A (zh) | 用于不锈钢精密铸造的型壳面层制造方法 | |
| CN114074177B (zh) | 一种脆性材料用熔模精密铸造型壳的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20151230 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |