JP6299859B2 - 鋳型及びその製造方法、並びにTiAl合金鋳造品の鋳造方法 - Google Patents
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Description
実施例1から6の鋳型の製造方法について説明する。なお、実施例1から3の鋳型の製造方法では、弱化スラリと弱化スタッコ材の耐火材粒子に含まれる溶融シリカの割合が相違している。実施例4から6の鋳型の製造方法では、弱化スラリ層の厚みが相違している。以下に、各鋳型の製造方法の詳細について説明する。
実施例1から6、比較例1から2の鋳型の高温強度特性を評価した。試験片については、各鋳型から切り出して作製した。試験片の形状については、長さ40mm(L)×幅15mm(W)×厚さ約6mm(t)の矩形状とした。図5は、鋳型の強度試験方法を示す図である。強度試験については、ICI(Investment Casting Institute)セラミックテストガイドに準拠して行い、抗折強度(MPa)を測定した。支点間のスパンを40mmとし、支点の先端角を2Rとした。試験片を試験温度まで加熱して保持した状態で、荷重を負荷して強度試験を行った。
強度試験前における実施例2及び比較例1の鋳型について、光学顕微鏡による断面組織観察を行った。図9は、実施例2及び比較例1の鋳型の断面組織観察結果を示す写真であり、図9(a)は、比較例1の鋳型の断面組織観察結果を示す写真であり、図9(b)は、実施例2の鋳型の断面組織観察結果を示す写真である。また、鋳型の断面組織観察した部位については、実施例2の鋳型については弱化層であり、比較例1の鋳型では、実施例2の鋳型の弱化層に対応する、70質量%の溶融シリカ粒子と30質量%の珪酸ジルコニウム粒子とを含む耐火材粒子で形成された層である。
脱ロウ処理後の焼成の影響を評価するために、実施例1の鋳型における脱ロウ処理後焼成前のグリーン体について高温強度特性を評価した。試験片については、グリーン体から切り出して作製した。試験片のサイズや強度試験方法については、上述したICI(Investment Casting Institute)セラミックテストガイドに準拠して行った。
次に、実施例1の鋳型でTiAl合金製のタービン翼を鋳造し、タービン翼のクラック発生率を評価した。
Claims (9)
- TiAl合金を鋳造する鋳型であって、
有底で形成されており、TiAl合金溶湯が注湯されるキャビティを有する鋳型本体を備え、
前記鋳型本体は、
キャビティ側に設けられ、酸化セリウム、酸化イットリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも1つを含む耐火材で形成され、前記TiAl合金溶湯との反応を抑制する耐反応性層と、
前記耐反応性層の上に形成されるバックアップ層と、を有し、
前記バックアップ層は、
26質量%以上34質量%以下のクリストバライトを含み、残部が溶融シリカからなるシリカ材を、80質量%以上100質量%以下含有する耐火材で形成され、鋳型強度を低下させる弱化層と、
耐火材で形成され、鋳型形状を保持する保形層と、を有することを特徴とする鋳型。 - 請求項1に記載の鋳型であって、
前記弱化層を形成する耐火材は、前記シリカ材を90質量%以上100質量%以下含有することを特徴とする鋳型。 - 請求項2に記載の鋳型であって、
前記弱化層を形成する耐火材は、前記シリカ材からなることを特徴とする鋳型。 - 請求項1から3のいずれか1つに記載の鋳型であって、
前記弱化層は、前記耐反応性層の直上に形成されていることを特徴とする鋳型。 - TiAl合金を鋳造する鋳型の製造方法であって、
有底で形成されており、TiAl合金溶湯が注湯されるキャビティを有する鋳型本体を形成するためのロウ型模型を成形するロウ型成形工程と、
前記ロウ型模型に、酸化セリウム、酸化イットリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも1つを含む耐火材粒子と、バインダとを混合した耐反応性スラリをコーティングし、酸化セリウム、酸化イットリウム及び酸化ジルコニウムの少なくとも1つを含む耐火材粒子からなる耐反応性スタッコ材をスタッコ処理して、耐反応性スラリ層を形成する耐反応性スラリ層形成工程と、
前記耐反応性スラリ層の上に、バックアップスラリ層を形成するバックアップスラリ層形成工程と、
前記耐反応性スラリ層と前記バックアップスラリ層とを形成したロウ型模型を加熱して脱ロウし、鋳型成形体を成形する脱ロウ工程と、
前記鋳型成形体を1000℃以上1100℃以下で加熱して焼成する焼成工程と、
を備え、
前記バックアップスラリ層形成工程は、
溶融シリカを80質量%以上100質量%以下含有する耐火材粒子と、バインダと、を混合した弱化スラリをコーティングし、溶融シリカを80質量%以上100質量%以下含有する耐火材粒子からなる弱化スタッコ材をスタッコ処理して弱化スラリ層を形成し、
耐火材粒子と、バインダとを混合した保形スラリと、耐火材粒子からなる保形スタッコ材をスタッコ処理して保形スラリ層を形成して、前記バックアップスラリ層を形成することを特徴とする鋳型の製造方法。 - 請求項5に記載の鋳型の製造方法であって、
前記バックアップスラリ層形成工程において、前記弱化スラリ層は、溶融シリカを90質量%以上100質量%以下含有する耐火材粒子と、バインダと、を混合した弱化スラリをコーティングし、溶融シリカを90質量%以上100質量%以下含有する耐火材粒子からなる弱化スタッコ材をスタッコ処理して形成されることを特徴とする鋳型の製造方法。 - 請求項6に記載の鋳型の製造方法であって、
前記バックアップスラリ層形成工程において、前記弱化スラリ層は、溶融シリカからなる耐火材粒子と、バインダと、を混合した弱化スラリをコーティングし、溶融シリカからなる耐火材粒子の弱化スタッコ材をスタッコ処理して形成されることを特徴とする鋳型の製造方法。 - 請求項5から7のいずれか1つに記載の鋳型の製造方法であって、
前記バックアップスラリ層形成工程において、前記耐反応性スラリ層の直上に、前記弱化スラリ層を形成することを特徴とする鋳型の製造方法。 - 請求項1から4のいずれか1つに記載の前記鋳型を1100℃から1300℃に加熱し、鋳型内にTiAl合金溶湯を注湯して鋳造することを特徴とするTiAl合金鋳造品の鋳造方法。
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